JP2023011551A - マイクロ流体デバイスによる微小物体の自動検出及び再配置 - Google Patents
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Abstract
Description
[0002] 本開示は、一般的には、画像中の微小物体の自動検出方法に関する。特定的には、本方法は、マイクロ流体デバイス内に位置決めされた細胞やビーズ等の微小物体を画像中で自動検出する工程を含み得る。
[0003] 不均一又は複雑なバックグラウンドで生体細胞やビーズ等の微小物体を効率的且つロバストに検出することは、マイクロ流体環境で微小物体を自動操作するうえできわめて重要である。特定の微小物体の外観は半透明であるため、かかる微小物体にサイズが類似した特徴を有する不均一なバックグラウンドは、検出上の重大な課題をもたらす。同様に、細胞再配置等の自動操作は、OET技術固有の特徴により複雑化される。本発明のいくつかの実施形態は、マイクロ流体環境で微小物体をロバストに検出し再配置することに関する。
[0004] 一態様では、画像中の微小物体の自動検出方法が提供される。本方法は、対応する複数の微小物体特性に対して画像から複数のピクセルマスクを発生させることと、複数のピクセルマスクの少なくとも1つから画像中の微小物体を同定することと、を含み得る。本方法は、画像中の同定された微小物体の数を取得することを更に含み得る。複数のピクセルマスクを発生させることは、畳込みニューラルネットワーク等の機械学習アルゴリズムを用いて画像のピクセルデータを処理することを含み得る。各ピクセルマスクはピクセルアノテーションのセットを含み、セットの各ピクセルアノテーションは、画像中の対応するピクセルが対応する微小物体特性を表す確率を表す。
[0018] 本明細書には、本開示の例示的な実施形態及び適用が記載されている。しかし、本開示は、これらの例示的な実施形態及び適用にも、例示的な実施形態及び適用を行う方式やそれについての本明細書に記載の方式にも、限定されるものではない。更に、図は、簡略図又は部分図を示し得ると共に、図中の要素の寸法は、誇張されたりさもなければ比例していなかったりし得る。そのほか、「~上」、「~に装着される」、「~に接続される」、「~に結合される」という用語又は類似語が本明細書で使用される場合、一方の要素が直接他方の要素上にあるか、それに装着されるか、それに接続されるか、若しくはそれに結合されるか、又は一方の要素と他方の要素との間に1つ以上の介在要素があるかにかかわらず、一方の要素(例えば、材料、層、基板等)は、他方の要素「上」にあるか、それ「に装着される」か、それ「に接続される」か、又はそれ「に結合される」。また、文脈上特に規定されない限り、方向(例えば、上、下、頂、底、側、上向き、下向き、下方、上方、上側、下側、水平、垂直、「x」、「y」、「z」等)は、提供された場合、相対的なものであり、単なる例として説明及び考察が容易になるように提供されたものであり、限定を目的としたものではない。そのほか、要素のリスト(例えば、要素a、b、c)が参照された場合、かかる参照は、列挙された要素のいずれか1つだけ、列挙された要素の全てに満たない任意の組合せ、及び/又は列挙された要素の全ての組合せを含むことが意図される。本明細書でのセクション分割は、概説を容易にすることのみを目的としたものであり、考察される要素のいずれの組合せにも限定されるものではない。
の周りでマイクロ流体デバイス100(及びマイクロ流体回路120)を傾斜させる。
モジュール166、及び/又は他のモジュール168の任意の1つ又は複数により実行され得る。同様に、マスタコントローラ154、培地モジュール160、原動モジュール162、撮像モジュール164、傾斜モジュール166、及び/又は他のモジュール168は、通信可能に結合されて、本明細書において考察される任意の機能、プロセス、行動、動作、又はステップで使用されるデータを送受信し得る。
出願公開第2012/0024708号(Chiouら)(両方ともその全体が参照により本明細書に援用される)に例示されている。光学作動動電デバイスの更に他の例としては、組合せOET/OEW構成が挙げられ、その例は米国特許出願公開第20150306598号(Khandrosら)及び同第20150306599号(Khandrosら)並びにそれらの対応するPCT国際公開第2015/164846号及び国際公開第2015/164847号(それらは全てその全体が参照により本明細書に援用される)に示されている。
上述したように、システムの制御及び監視機器は、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体回路において微小物体又は液滴等の物体を選択し移動させる原動モジュールを含むことができる。マイクロ流体デバイスは、移動される物体のタイプ及び他の考慮事項に応じて様々な原動構成を有することができる。例えば、誘電泳動(DEP)構成を利用して、マイクロ流体回路において微小物体を選択し移動させることができる。したがって、マイクロ流体デバイス100の支持構造体104及び/又はカバー110は、マイクロ流体回路120内の流体培地180内の微小物体に対してDEP力を選択的に誘導し、それにより、個々の微小物体又は微小物体群の選択、捕捉、及び/又は移動を行うDEP構成を含むことができる。代替的に、マイクロ流体デバイス100の支持構造体104及び/又はカバー110は、マイクロ流体回路120内の流体培地180内の液滴に対して電子ウェッティング(EW)力を選択的に誘導し、それにより、個々の液滴又は液滴群の選択、捕捉、及び/又は移動を行う電子ウェッティング(EW)構成を含むことができる。
して示されるデバイス200、400、500、600、及び900並びにその説明を参照されたい)、これらの内容全体は参照により本明細書に援用される。
検知及び/又は制御に使用される、マイクロプロセッサ等のコントローラ308を更に含む。適するマイクロプロセッサの例としては、Arduino Nano(商標)等のArduino(商標)マイクロプロセッサが挙げられる。コントローラ308を使用して機能及び分析を実行し、又は外部マスタコントローラ154(図1Aに示される)と通信して機能及び分析を実行し得る。図3Aに示される実施形態では、コントローラ308は、インタフェース310(例えば、プラグ又はコネクタ)を通してマスタコントローラ154と通信する。
[00185] 図7は、本教示にかかる実施形態又は実施形態の一部分を実現し得るコンピュータシステム1000を例示するブロック図である。本教示の種々の実施形態では、コンピュータシステム1000は、情報通信用のバス1002又は他の通信機構と、バス1002に結合された情報処理用のプロセッサ1004と、を含み得る。種々の実施形態では、コンピュータシステム1000はまた、プロセッサ1004により実行される命令を決定するために、バス1002に結合されたランダムアクセスメモリ(RAM)又は他の動的記憶デバイスであり得るメモリ1006を含み得る。メモリ1006はまた、プロセッサ1004により実行される命令の実行時に一時変数又は他の中間情報を記憶するために使用可能である。種々の実施形態では、コンピュータシステム1000は、静的情報及びプロセッサ1004用命令を記憶するために、バス1002に結合されたリードオンリーメモリ(ROM)1008又は他の静的記憶デバイスを更に含み得る。情報及び命令を記憶するために、磁気ディスクや光ディスク等の記憶デバイス1010を提供してバス1002に結合することが可能である。
な出力がもたらされよう。
et al., “Learning Deconvolution Network for Semantic Segmentation,” ICCV 2015
(それぞれの内容は参照により本明細書に援用される)に記載されている。
いて第2の残差ネットワークブロック940を示す。図9Cは、左から右に、種々の実施形態にかかる第2の残差ネットワークブロック940(図9Bのもの)からデータを受け取る第3のダウンサンプリングブロック950、続いて第3の残差ネットワークブロック960を示す。図9Dは、左から右に、第1のアップサンプリングブロック970、第2のアップサンプリングブロック980、及び第3のアップサンプリングブロック990を示す。第1のアップサンプリングブロック970は、第3の残差ネットワークブロック960(図9C)からデータを受け取ると共に、第1のアップサンプリング再結合層976を含み、この場合、第1のアップサンプリングブロック970のバッチ正規化層からのデータは、第2のスキップ接続994を介してフィードフォワードされる第2の残差ネットワークブロック940の最終ELU層948からのデータと再結合される。同様に、第2のアップサンプリングブロック980は、第2のアップサンプリング再結合層986を含み、この場合、第2のアップサンプリングブロック980のバッチ正規化層からのデータは、第1のスキップ接続992を介してフィードフォワードされる第1の残差ネットワークブロック920の最終ELU層928からのデータと再結合される。
、カーネルサイズ及びストライドに関して様々なパラメータを有し得る。この場合、カーネルは先と同様に5×5であり、且つストライドは先と同様に2ピクセルである。層956からの出力は、第5のブランチ962と第6のブランチ964とを含む第3の残差ネットワークブロック960に供給される。残差ネットワークのレイアウトの一般的考察に関しては図8を参照されたい。第5のブランチ962では、2つのConvは3×3のカーネルサイズを有する。CNN900のこの段階でのスケールダウンは倍率1/2であり(1/8の空間分解能にダウンサンプリングされる)、且つ特徴の128チャネルがこの段階で使用されることにも留意されたい。
る。
[00320] 1. 画像中の微小物体の自動検出方法であって、対応する複数の微小物体特性に対して画像から複数のピクセルマスクを発生させることであって、複数のピクセルマスクを発生させることが、機械学習アルゴリズムを用いて画像からのピクセルデータを処理することを含み、且つ各ピクセルマスクがピクセルアノテーションのセットを含み、セットの各ピクセルアノテーションが、画像中の対応するピクセルが対応する微小物体特性を表す確率を表す、発生させることと、複数のピクセルマスクの少なくとも1つのピクセルマスクから微小物体の数を得ることと、を含む方法。
の方法。
実施形態108~110のいずれか一つに記載の方法。
実施形態112~114のいずれか一つに記載の方法。
ら受け取った画像データを第2のブランチよりも少ない程度で処理する、実施形態134に記載の方法。
実施形態148~150のいずれか一つに記載の方法。
。
Claims (78)
- 画像中の微小物体の自動検出方法であって、
対応する複数の微小物体特性に対して前記画像から複数のピクセルマスクを発生させることであって、前記複数のピクセルマスクを発生させることが、機械学習アルゴリズムを用いて前記画像からのピクセルデータを処理することを含み、且つ各ピクセルマスクがピクセルアノテーションのセットを含み、前記セットの各ピクセルアノテーションが、前記画像中の対応するピクセルが前記対応する微小物体特性を表す確率を表す、複数のピクセルマスクを発生させることと、
前記複数のピクセルマスクの少なくとも1つのピクセルマスクから微小物体の数を得ることと、
を含む、方法。 - 前記複数の微小物体特性が少なくとも3つの微小物体特性を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の微小物体特性が、少なくとも(i)微小物体中心、(ii)微小物体エッジ、及び(iii)非微小物体を含む、請求項1に記載の方法。
- 微小物体の数を得ることが、前記微小物体中心特性に対応するピクセルマスク又は前記微小物体中心特性に対応するピクセルマスクを含むピクセルマスクの組合せから微小物体の数を得ることを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記機械学習アルゴリズムがニューラルネットワークを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが複数のダウンサンプリングブロックを含み、各ダウンサンプリングブロックが、第1のダウンサンプリング畳込み層と、第1のバッチ正規化層と、ゲーティング関数を含む第1のELU層と、を含み、且つ前記第1のダウンサンプリング畳込み層の各々が、それが受け取る画像データの空間分解能を低減する、請求項5に記載の方法。
- 前記ダウンサンプリングブロックの1つ以上が、前記第1のダウンサンプリング畳込み層と、前記第1のバッチ正規化層と、前記第1のELU層と、からなり、前記第1のELU層が前記第1のバッチ正規化層から画像データを直接受け取り、且つ前記第1のバッチ正規化層が前記第1のダウンサンプリング畳込み層から画像データを直接受け取る、請求項6に記載の方法。
- 各ダウンサンプリング畳込み層が前記画像データの空間分解能を1/2に低減する、請求項7に記載の方法。
- 前記第1のダウンサンプリング畳込み層の各々が5×5畳込みフィルタを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記複数のダウンサンプリングブロックの1つ以上に、ブランチ構造を有する残差ネットワークブロックが続く、請求項6に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックのブランチ構造が第1のブランチと第2のブランチとを含み、且つ前記第1のブランチが、先行するダウンサンプリングブロックから受け取った画像データを前記第2のブランチよりも少ない程度で処理する、請求項10に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第1のブランチが、第2の畳込み層と、第2のバッチ正規化層と、ゲーティング関数を含む第2のELU層と、を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第2の畳込み層が1×1畳込みフィルタを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第2のブランチが2つ以上の処理ユニットを含み、各処理ユニットが畳込み層とバッチ正規化層とを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第2のブランチが、第3の畳込み層と、第3のバッチ正規化層と、ゲーティング関数を含む第3のELU層と、第4の畳込み層と、第4のバッチ正規化層と、からなり、前記第4のバッチ正規化層が前記第4の畳込み層から画像データを直接受け取り、前記第4の畳込み層が前記第3のELU層から画像データを直接受け取り、前記第3のELU層が前記第3のバッチ正規化層から画像データを直接受け取り、且つ前記第3のバッチ正規化層が前記第3の畳込み層から画像データを直接受け取る、請求項14に記載の方法。
- 前記第3の畳込み層が3×3畳込みフィルタを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第4の畳込み層が3×3畳込みフィルタを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第1のブランチ及び前記残差ネットワークブロックの第2のブランチからの画像データが再結合されて、ゲーティング関数を含む第4のELU層に転送される、請求項11に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが、第1のダウンサンプリングブロック、第1の残差ネットワークブロック、第2のダウンサンプリングブロック、第2の残差ネットワークブロック、第3のダウンサンプリングブロック、及び第3の残差ネットワークブロックを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記第1のダウンサンプリングブロック及び前記第1の残差ネットワークブロックの各々が、32個のチャネルと前記画像の空間分解能の1/2の空間分解能とを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第2のダウンサンプリングブロック及び前記第2の残差ネットワークブロックの各々が、64個のチャネルと前記画像の分解能の1/4の空間分解能とを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第3のダウンサンプリングブロック及び前記第3の残差ネットワークブロックの各々が、128個のチャネルと前記画像の分解能の1/8の空間分解能とを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが前記複数のダウンサンプリングブロックの各々に対してアップサンプリングブロックを含み、各アップサンプリングブロックが、転置畳込み層と、アップサンプリングバッチ正規化層と、ゲーティング関数を含むアップサンプリングELU層と、を含み、且つ各アップサンプリングブロックの転置畳込み層がそれが受け取る画像データの空間分解能を増加させる、請求項6に記載の方法。
- 前記アップサンプリングブロックの1つ以上の各々が再結合層を含み、そこで前記アップサンプリングバッチ正規化層からの画像データが先行する残差ネットワークブロックからの画像データとマージされる、請求項23に記載の方法。
- 前記1つ以上のアップサンプリングブロックの各々が、前記転置畳込み層と、前記アップサンプリングバッチ正規化層と、前記再結合層と、前記アップサンプリングELU層と、からなり、前記アップサンプリングELU層が前記再結合層から画像データを直接受け取り、前記アップサンプリングバッチ正規化層が前記再構築転置層から画像データを直接受け取る、請求項23に記載の方法。
- 各転置畳込み層がそれが受け取る画像データの空間分解能を2倍に増加させる、請求項23に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークがn個のダウンサンプリングブロックとn個の残差ネットワークブロックとを有する場合、前記ネットワークが、再結合層を含むn-1個のアップサンプリングブロックを有する、請求項24に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが、第2の残差ネットワークブロックから画像データを受け取る再結合層を有する第1のアップサンプリングブロックと、第1の残差ネットワークブロックから画像データを受け取る再結合層を有する第2のアップサンプリングブロックと、再結合層を含まない第3のアップサンプリングブロックと、を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記第1のアップサンプリングブロックが、64個のチャネルを含み、且つ前記画像の空間分解能の1/4の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項28に記載の方法。
- 前記第2のアップサンプリングブロックが、32個のチャネルを含み、且つ前記画像の空間分解能の1/2の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項28に記載の方法。
- 前記第3のアップサンプリングブロックが、3個のチャネルを含み、且つ前記画像の分解能と同一の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項28に記載の方法。
- 複数のピクセルマスクを発生させる前に前記画像を前処理することを更に含む、請求項1のいずれか一項に記載の方法。
- 前記微小物体がマイクロ流体デバイス内で撮像され、且つ前記前処理することが、撮像時に前記マイクロ流体デバイスの少なくとも1つのコンポーネントにより生成された繰返しパターンを減算することを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記前処理することが、前記画像にフーリエ変換を適用して前記繰返しパターンを同定することを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記マイクロ流体デバイスの少なくとも1つのコンポーネントが、フォトトランジスタアレイを含む基板表面である、請求項34に記載の方法。
- 前記画像を前処理することが、前記画像をフリップ及び/又は回転させて所望の位置付けにすることを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記画像を前処理することが、多項式による最良当てはめ補正を用いて前記画像全体にわたり明るさをレベリングすることを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記画像を前処理することが、撮像プロセス時に前記画像に導入される歪みを補正することを含む、請求項32に記載の方法。
- 微小物体を含有するトレーニング画像のセットを用いて前記ニューラルネットワークをトレーニングすることを更に含む、請求項5に記載の方法。
- 微小物体の数が同定された前記微小物体を複数の微小物体タイプの少なくとも1つに分類することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記微小物体が生体細胞である、請求項1に記載の方法。
- 前記生体細胞が、免疫細胞、癌細胞、細胞系細胞、卵母細胞、精子、又は胚である、請求項41に記載の方法。
- 画像中の微小物体の自動検出方法をコンピュータで実施するためのプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
1つ以上の微小物体を含み得る画像をメモリに記憶させることと、
対応する複数の微小物体特性に対して前記画像から複数のピクセルマスクを発生させることと、
前記複数のピクセルマスクの少なくとも1つのピクセルマスクから微小物体の数を得ることと、
を含み、
前記発生させる工程及び前記得る工程が、請求項1~42又は48~77のいずれか一項に従って実施される、非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記微小物体が生体細胞である、請求項43に記載の方法。
- 前記生体細胞が、免疫細胞、癌細胞、細胞系細胞、卵母細胞、精子、又は胚である、請求項44に記載の方法。
- 複数の隔離ペンを含むマイクロ流体デバイスによる微小物体の再配置方法であって、
前記マイクロ流体デバイス内に配置された微小物体のセットを同定することであって、前記微小物体のセットが請求項1~42又は48~75のいずれか一項に記載の方法に従って同定される、同定することと、
1つ以上の軌道を計算することであって、各軌道が前記微小物体のセットの中の1つの微小物体と前記複数の隔離ペンの中の1つの隔離ペンとを結び付ける経路である、計算することと、
前記微小物体のセットの中の1つ以上の微小物体に対して、前記1つ以上の軌道の中から軌道を選択することと、
その選択された軌道に沿って前記微小物体を移動させることにより、1つ以上の微小物体の中から選択された軌道を有する少なくとも1つの微小物体を再配置することと、
を含む方法。 - マイクロ流体デバイスによる微小物体の再配置方法であって、
前記マイクロ流体デバイスの特定空間領域内に配置された微小物体のセットを同定することであって、前記微小物体のセットが請求項1~42又は48~75のいずれか一項に記載の方法に従って同定される、同定することと、
前記特定空間領域を前記微小物体のセットの中の1つ以上の微小物体を各々含有するサブ領域に分割する頂点のセットを計算することと、
前記計算された頂点のセットに基づいて前記微小物体のセットの中の第1の微小物体に対して第1の光ケージを発生させることと、
前記マイクロ流体デバイスの特定空間領域に対して前記第1の光ケージを移動させることにより前記第1の微小物体を再配置することと、
を含む方法。 - 画像中の微小物体の自動検出方法であって、
マイクロ流体デバイスの画像データを受け取ることと、
前記画像データを前処理して前記画像データ中の異常を低減することと、
ニューラルネットワークを用いて前記画像データ中のピクセルデータを処理して複数の微小物体特性に従って前記ピクセルデータにアノテートすると共に前記ピクセルデータ中の各ピクセルに対する確率値を出力することと、
閾値を適用してどのピクセル確率が少なくとも規定閾値を満たすかを決定することと、
閾値適用後に同定可能な微小物体の数に基づいて微小物体の数を決定することと、
を含む方法。 - 前記ニューラルネットワークがダウンサンプリングブロックを含み、前記ダウンサンプリングブロックが、ダウンサンプリング畳込み層と、ダウンサンプリングバッチ正規化層と、ダウンサンプリング活性化層と、を含む、請求項48に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが複数のダウンサンプリングブロックを含み、各ダウンサンプリングブロックが、ダウンサンプリング畳込み層と、ダウンサンプリングバッチ正規化層と、ダウンサンプリング活性化層と、を含む、請求項49に記載の方法。
- 各ダウンサンプリング畳込み層が画像データの空間分解能を1/2に低減する、請求項50に記載の方法。
- 各ダウンサンプリング畳込み層が5×5畳込みフィルタを含む、請求項50に記載の方法。
- 前記複数のダウンサンプリングブロックの1つ以上に、ブランチ構造を有する残差ネットワークブロックが続く、請求項50に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックのブランチ構造が第1のブランチと第2のブランチとを含み、且つ前記第1のブランチが、先行するダウンサンプリングブロックから受け取った画像データを前記第2のブランチよりも少ない程度で処理する、請求項53に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第1のブランチが、第1のブランチ畳込み層と、第1のブランチバッチ正規化層と、第1のブランチ活性化層と、を含み、前記第1のブランチ活性化層が前記第1のブランチバッチ正規化層から画像データを直接受け取り、且つ前記第1のブランチバッチ正規化層が前記第1のブランチ畳込み層から画像データを直接受け取る、請求項54に記載の方法。
- 前記第1のブランチ畳込み層が1×1畳込みフィルタを含む、請求項54に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第2のブランチが2つ以上の処理ユニットを含み、各処理ユニットが残差畳込み層と残差バッチ正規化層とを含む、請求項54に記載の方法。
- 前記残差ネットワークブロックの第2のブランチが、第1の残差畳込み層と、第1の残差バッチ正規化層と、第2のブランチ活性化層と、第2の残差畳込み層と、第2の残差バッチ正規化層と、を含み、前記第2の残差バッチ正規化層が前記第2の残差畳込み層から画像データを直接受け取り、前記第2の残差畳込み層が前記第2のブランチ活性化層から画像データを直接受け取り、前記第2のブランチ活性化層が前記第1の残差バッチ正規化層から画像データを直接受け取り、且つ前記第1の残差バッチ正規化層が前記第1の残差畳込み層から画像データを直接受け取る、請求項57に記載の方法。
- 前記第1の残差畳込み層が第1の残差畳込みフィルタを含み、且つ前記第2の残差畳込み層が第2の残差畳込みフィルタを含み、且つ前記第1及び第2の残差畳込みフィルタが同一の寸法を有する、請求項58に記載の方法。
- 前記第1のブランチ及び前記第2のブランチからの画像データが再結合されて、残差ネットワーク活性化層に転送される、請求項54に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが、第1のダウンサンプリングブロック、第1の残差ネットワークブロック、第2のダウンサンプリングブロック、第2の残差ネットワークブロック、第3のダウンサンプリングブロック、及び第3の残差ネットワークブロックを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記第1のダウンサンプリングブロック及び前記第1の残差ネットワークブロックの各々が、32個のチャネルと前記画像の空間分解能の1/2の空間分解能とを含み前記第2のダウンサンプリングブロック及び前記第2の残差ネットワークブロックの各々が、64個のチャネルと前記画像の分解能の1/4の空間分解能とを含み、且つ前記第3のダウンサンプリングブロック及び前記第3の残差ネットワークブロックの各々が、128個のチャネルと前記画像の分解能の1/8の空間分解能とを含む、請求項61に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが前記複数のダウンサンプリングブロックの各々に対してアップサンプリングブロックを含み、各アップサンプリングブロックが、転置畳込み層と、アップサンプリングバッチ正規化層と、アップサンプリング活性化層と、を含み、且つ各アップサンプリングブロックの転置畳込み層がそれが受け取る画像データの空間分解能を増加させる、請求項50に記載の方法。
- 前記アップサンプリングブロックの1つ以上が再結合層を含み、そこで前記アップサンプリングバッチ正規化層からの画像データが先行する残差ネットワークブロックからの画像データとマージされる、請求項63に記載の方法。
- 1つ以上のアップサンプリングブロックが、前記転置畳込み層と、前記アップサンプリングバッチ正規化層と、前記再結合層と、前記アップサンプリング活性化層と、を含み、前記アップサンプリング活性化層が前記再結合層から画像データを直接受け取り、前記再結合層が前記アップサンプリングバッチ正規化層から画像データを直接受け取り、且つ前記アップサンプリングバッチ正規化層が前記転置畳込み層から画像データを直接受け取る、請求項64に記載の方法。
- 各転置畳込み層が画像データの空間分解能を2倍に増加させる、請求項63に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークがn個のダウンサンプリングブロックとn個の残差ネットワークブロックとを有する場合、前記ネットワークが、再結合層を含むn-1個のアップ
サンプリングブロックを有する、請求項64に記載の方法。 - 前記ニューラルネットワークが、第2の残差ネットワークブロックから画像データを受け取る再結合層を有する第1のアップサンプリングブロックと、第1の残差ネットワークブロックから画像データを受け取る再結合層を有する第2のアップサンプリングブロックと、再結合層を含まない第3のアップサンプリングブロックと、を含む、請求項64に記載の方法。
- 前記第1のアップサンプリングブロックが、64個のチャネルを含み、且つ前記画像の空間分解能の1/4の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項68に記載の方法。
- 前記第2のアップサンプリングブロックが、32個のチャネルを含み、且つ前記画像の空間分解能の1/2の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項68に記載の方法。
- 前記第3のアップサンプリングブロックが、3個のチャネルを含み、且つ前記画像の分解能と同一の空間分解能を有する画像データを出力する、請求項68に記載の方法。
- 前記微小物体を複数の微小物体タイプの少なくともの1つに分類することを更に含む、請求項48に記載の方法。
- 微小物体を含有するトレーニング画像のセットを用いて前記ニューラルネットワークをトレーニングすることを更に含む、請求項48に記載の方法。
- 前記微小物体が生体細胞である、請求項48に記載の方法。
- 前記生体細胞が、免疫細胞、癌細胞、細胞系の細胞、卵母細胞、精子、又は胚である、請求項74に記載の方法。
- 画像中の微小物体の自動検出方法をコンピュータで実施するためのプログラムが記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
マイクロ流体デバイスの画像データを受け取ることと、
前記画像データを前処理して前記画像データ中の異常を低減することと、
ニューラルネットワークを用いて前記画像データ中のピクセルデータを処理して複数の微小物体特性に従って前記ピクセルデータにアノテートすると共に前記ピクセルデータ中の各ピクセルに対する確率値を出力することと、
閾値を適用してどのピクセル確率が少なくとも規定閾値を満たすかを決定することと、
閾値適用後に同定可能な微小物体の数に基づいて微小物体の数を決定することと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記微小物体の自動検出方法が請求項48~75のいずれか一項に従って実施される、請求項76に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
- 画像取得ユニットであって、
マイクロ流体デバイスの1つ以上の画像を捕捉するように構成された撮像素子と、
前記画像データ中の異常を低減するように構成された画像前処理エンジンと、
を含む、画像取得ユニットと、
微小物体検出ユニットであって、
複数の微小物体特性に従って画像中のピクセルデータにアノテートすると共に、前記
ピクセルデータの各ピクセルに対する確率値を出力するように構成されたニューラルネットワークと、
どのピクセル確率が少なくとも規定閾値を満たすか決定するように構成された閾値エンジンと、
画像後処理技術を適用して微小物体の数を出力するように構成された検出エンジンと、
を含む、前記画像取得ユニットに通信接続された微小物体検出ユニットと、
を含む、画像中の微小物体の自動検出システム。
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