JP5508214B2 - 顕微鏡スライドの拡大イメージを作成するシステム及び方法 - Google Patents
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この出願は、2004年8月31日及び2004年9月15日にそれぞれ出願された米国仮出願第60/605、835号及び第60/609、961号に関係し、これらの米国出願を基礎とした優先権主張を伴う。またこの出願は、同時継続中でありこの出願と同じ被譲渡人に譲渡されている「イメージ・ブロックをスティッチして顕微鏡スライドのシームレスな拡大イメージを作成するシステム及び方法」と関係し、この米国出願の内容全体を、この出願において援用する。
エリア・センサ:
ある例では、図1に示されるように単一カメラ型の装置と共にエリア・センサを用いて、顕微鏡スライドのイメージを取得する。例えば、カメラ22はエリア・センサを含むことがある。この実施例では、顕微鏡スライド上の複数の領域が定義される。複数のz位置が決定され、顕微鏡スライドはそれぞれのz位置から走査される。それぞれの走査の間、それぞれの定義された領域の少なくとも1つのイメージが取得される。結果的に、それぞれの定義された領域の複数のイメージが生成される(それぞれのイメージが、異なるz位置を表す)。それぞれの領域に対しては、イメージの関連する集合が調べられ、所望の焦点画質を有するイメージが選択される。選択されたイメージは、合成され、仮想スライドが生成される。
フレーム間捕捉間隔の利用:
走査の間は、顕微鏡装置の機械的性質が、イメージ捕捉速度の上限を与えることになる。顕微鏡の対物レンズ19(又は、実施例によっては、顕微鏡スライド14)が走査動作の間にある領域から別の領域まで物理的に移動しなければならないため、1つの領域のイメージが捕捉され次の領域のイメージを捕捉できるまでの間に遅延が生じるのが典型的である。この機械的運動に関連する遅延は、「フレーム間捕捉間隔(interframe capture interval)」と称され、特定の顕微鏡装置の機械的及び動作的な特徴に関連する。
エリア・センサ(複数カメラの場合):
本発明の別の実施例では、エリア・センサは、複数カメラ型の装置において用いられ、顕微鏡スライドの上に定義された1又は複数の領域のイメージを同時に又はシーケンシャルに捕捉する。複数のカメラを用いることにより、顕微鏡スライドの上に定義された所定数の領域に対するイメージ捕捉速度が上昇する。この点で、図7は、本発明に従って顕微鏡スライド21の複数のイメージを取得するのに用いられるデュアル・カメラ型の顕微鏡画像化システム100‘の簡略化されたブロック図である。この図では、カメラ11’は、2つのカメラ22A及び22Bを適切に備えている。図1の顕微鏡システム100と共通である図7の他のコンポーネントには、参照の便宜のために、図1と同じ参照番号を付してある。
複数平面型焦点面:
更に別の実施例では、複数の領域が顕微鏡スライドの上に定義され、定義されたそれぞれの領域に対する1又は複数の所望の焦点値を含む焦点面が生成される。定義されたそれぞれの領域に対して、焦点面に記憶された所望の焦点値に基づいて、複数のz位置が選択される。それぞれの領域の1又は複数のイメージが、関連するそれぞれのz位置から捕捉され、所望の焦点画質を有するそれぞれの領域のイメージが選択される。選択されるイメージは合併され仮想スライドが得られる。
ライン・センサ:
更に別の実施例では、図1の例示的な顕微鏡システム100と同じように、1方向だけに沿ってイメージ情報を検出するライン・センサを含むカメラ22を用いて、顕微鏡スライド21の複数のイメージを取得する。この点で、図10は、この代替的な実施例に従って、ライン・センサを用いて顕微鏡スライドの複数のイメージを取得する方法の例示的な流れ図である。ステップ610では、顕微鏡スライドの上の選択されたラインが第1のz位置z1から走査され、このラインの第1のイメージが生じる。ステップ620では、選択されたラインが第2のz位置z2から走査され、ラインの第2のイメージが生じる。
Claims (21)
- 顕微鏡の光学的視野の中を移動可能であってz位置に関して合焦可能である物理サンプル・スライドを走査する顕微鏡システムにおいて、最適の画質特性を有するデジタル仮想スライドを作成する方法であって、
それぞれの物理スライドに対して複数の領域を定義するステップと、
少なくとも2つの焦点z位置z1及びz2を定義するステップであって、前記2つの焦点z位置z1及びz2がそれぞれ焦点マップから概算される合焦z位置に対応する、ステップと、
第1のz位置において前記物理スライドを走査し、それぞれの定義された領域のデジタル・イメージの第1の集合を生じるステップと、
第2のz位置において前記物理スライドを走査し、それぞれの定義された領域のデジタル・イメージの第2の集合を生じるステップと、
それぞれの集合の第1および第2のイメージを、焦点画質計量(focus quality metric)に対して、全体のイメージ・エントロピ、イメージ・テクスチャ・エネルギ、イメージ・コントラスト及び外形エッジ先鋭度から構成されるグループから選択されるイメージ特性に基づいて評価するステップと、
それぞれの領域に対して、当該領域に対応し、所望の焦点画質に対応する焦点画質計量を有する前記第1又は前記第2のいずれかのイメージを選択するステップと、
イメージのそれぞれの集合の中の選択された1つを、対応する領域の選択されたイメージとして識別するステップと、
前記複数の領域のそれぞれからの前記の選択された第1又は第2のイメージのみを組み合わせて、前記仮想スライドを構成する単一の平面イメージを生成するステップであって、前記単一の平面イメージが、選択された第1のイメージ、選択された第2のイメージ、又はその組み合わせからなる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、前記走査するステップはそれぞれの定義された領域に対してシーケンシャルに実行され、それぞれの領域は前記第1のz位置において画像化され次に前記第2のz位置z2において画像化されることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記走査するステップはすべての定義された領域に対して順に実行され、すべての定義された領域は前記第1のz位置z1においてシーケンシャルに画像化され次に第2のz位置z2においてシーケンシャルに画像化されることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、焦点z位置を定義するステップは、
サンプル・スライドに対して公称の合焦z位置を決定するステップと、
前記公称のz位置を第1の方向に第1のz位置オフセットだけ調整するステップと、
前記公称のz位置を逆の方向に第2のz位置オフセットだけ調整するステップと、
前記第1及び第2の調整されたz位置を前記2つの焦点z位置z1及びz2として定義するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項4記載の方法において、サンプル・スライドに対する前記公称の合焦z位置は焦点マップから決定されることを特徴とする方法。
- 請求項4記載の方法において、前記第1のz位置オフセットは前記第2のz位置オフセットと異なることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記走査するステップはそれぞれの定義された領域に対して同時に実行され、それぞれの領域は前記第1のz位置と前記第2のz位置とにおいて同時に画像化されることを特徴とする方法。
- 請求項7記載の方法において、
前記光学的視野の複数のイメージを捕捉するように前記顕微鏡システムに結合されている複数のデジタル画像化装置を提供するステップであって、前記複数のイメージは前記焦点z位置だけ相互に異っている、ステップと、
前記光学的視野に与えられた前記物理スライドの一部を同時に画像化するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項8記載の方法において、前記複数のデジタル画像化装置はそれぞれが前記物理スライドの同じ部分のイメージを捕捉することを特徴とする方法。
- 請求項8記載の方法において、前記複数のデジタル画像化装置のそれぞれの視野は並進方向に沿って配置され、それにより前記複数のデジタル画像化装置はそれぞれが前記物理スライドの次のシーケンシャルな部分のイメージを捕捉することを特徴とする方法。
- 請求項10記載の方法において、前記顕微鏡システムは、画像化装置の視野の定義された部分に対応する距離だけ、画像化装置の視野に沿って前記物理スライドを並進させることを特徴とする方法。
- 請求項11記載の方法において、画像化装置の視野は幅の寸法Wを有し、前記顕微鏡システムは前記物理スライドを距離W/2だけ並進させ、よって、相互にW/2だけ重なり合う複数のシーケンシャルなイメージを生成することを特徴とする方法。
- 顕微鏡の光学的視野の中を移動可能であってz位置に関して合焦可能である物理的物質のサンプル・スライドが見るため及びイメージ捕捉のために支持されているタイプの顕微鏡システムにおいて、最適の画質特性を有するデジタル仮想スライドを作成する方法であって、
それぞれの物理スライドに対して複数の領域を定義するステップと、
第1のz位置において前記物理スライドを走査し、第1の焦点画質計量を有するそれぞれの定義された領域のデジタル・イメージの第1の集合を生じるステップであって、前記第1のz位置z1が焦点マップから概算される合焦z位置に対応する、ステップと、
第2のz位置において前記物理スライドを走査し、第2の焦点画質計量を有するそれぞれの定義された領域のデジタル・イメージの第2の集合を生じるステップであって、前記第2のz位置z2が焦点マップから概算される合焦z位置に対応する、ステップと、
それぞれの集合の第1および第2のイメージを、焦点画質計量に対して、全体のイメージ・エントロピ、イメージ・テクスチャ・エネルギ、イメージ・コントラスト及び外形エッジ先鋭度から構成されるグループから選択されるイメージ特性に基づいて評価するステップと、
それぞれの領域に対して、当該領域に対応し所望の焦点画質に対応する焦点画質計量を有する前記第1又は前記第2のいずれかのイメージを選択するステップと、
イメージのそれぞれの集合の中の選択された1つを、対応する領域の選択されたイメージとして識別するステップと、
前記識別された領域第1又は第2のイメージを、前記仮想スライドを定義する単一の平面合成イメージに合併するステップであって、前記単一の平面合成イメージが、選択された第1のイメージ、選択された第2のイメージ、又はその組み合わせからなる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項13記載の方法において、前記焦点画質計量を評価するステップは、制御プロセッサに常駐するアプリケーション・ソフトウェアによって実行されることを特徴とする方法。
- 請求項14記載の方法において、前記焦点画質評価は、全体のイメージ・エントロピ、イメージ・テクスチャ・エネルギ、イメージ・コントラスト及び外形エッジ先鋭度から構成されるグループから選択されるイメージ特性を測定することによって実行されることを特徴とする方法。
- 請求項13記載の方法において、
サンプル・スライドに対して公称の合焦z位置を決定するステップと、
前記公称のz位置を第1の方向に第1のz位置オフセットだけ調整するステップと、
前記公称のz位置を逆の方向に第2のz位置オフセットだけ調整するステップと、
前記第1及び第2の調整されたz位置を前記第1及び第2のz位置として定義するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項16記載の方法において、サンプル・スライドに対する前記公称の合焦z位置は焦点マップから決定されることを特徴とする方法。
- 請求項16記載の方法において、前記第1のz位置オフセットは前記第2のz位置オフセットと異なることを特徴とする方法。
- 請求項16記載の方法において、前記第1及び第2のz位置オフセットは前記顕微鏡システムの対物レンズの視野深度の範囲内にあることを特徴とする方法。
- 顕微鏡の光学的視野の中をx及びy位置に沿って移動可能でありz位置に関して合焦可能である物理的物質のサンプル・スライドが見るため及びイメージ捕捉のために支持されているタイプの顕微鏡システムにおいて、最適の画質特性を有するデジタル仮想スライドを作成する方法であって、
それぞれの物理スライドに対して複数の領域を定義するステップと、
前記物理スライドを前記顕微鏡の光学的視野の中を移動させるステップと、
それぞれの定義された領域に対して、それぞれのイメージが他のイメージとは異なるz位置によって特徴付けられるイメージの集合を捕捉するステップであって、それぞれのz位置が焦点マップから概算される合焦z位置に対応する、ステップと、
それぞれの集合のそれぞれのイメージを、焦点画質計量に対して、全体のイメージ・エントロピ、イメージ・テクスチャ・エネルギ、イメージ・コントラスト及び外形エッジ先鋭度から構成されるグループから選択されるイメージ特性に基づいて評価するステップと、
イメージのそれぞれの集合の中の選択されたイメージを、対応する領域の選択されたイメージとして識別するステップと、
前記識別された第1又は第2の領域イメージのみを、前記仮想スライドを定義する単一の合成イメージに合併するステップであって、前記単一の合成イメージが、選択された第1のイメージ、選択された第2のイメージ、又はその組み合わせからなる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 顕微鏡の光学的視野の中をx及びy位置に沿って移動可能でありz位置に関して合焦可能である物理的物質のサンプル・スライドが見るため及びイメージ捕捉のために支持されているタイプの顕微鏡システムにおいて、最適の画質特性を有するデジタル仮想スライドを作成する方法であって、
(a)それぞれの物理スライドに対して、それぞれの領域が幅寸法Wによって少なくとも特徴付けられる面積を有するような複数の領域を定義するステップと、
(b)前記顕微鏡が前記物理スライドに対して第1のz位置z1に位置決めされている第1の定義された領域のイメージを捕捉するステップであって、前記第1のz位置z1が焦点マップから概算される第1の合焦z位置に対応する、ステップと、
(c)領域幅寸法の半分(W/2)に等しい距離だけ、顕微鏡の光学的視野の中を並進軸に沿って前記物理スライドを移動させるステップと、
(d)前記顕微鏡の位置を第2のz位置z2まで調整するステップであって、前記第2のz位置z2が焦点マップから概算される第2の合焦z位置に対応し、当該前記顕微鏡の位置を第2のz位置z2まで調整するステップは、前記物理スライドが前記領域幅寸法の半分に等しい距離だけ顕微鏡の光学的視野の中を並進軸に沿って前記同じ方向に移動される間に少なくとも部分的に生じる、前記調整するステップと、
(e)前記光学的視野に与えられている物理スライドのイメージを捕捉するステップと、
(f)領域幅寸法の半分(W/2)に等しい距離だけ、顕微鏡の光学的視野の中を並進軸に沿って前記物理スライドを同じ方向に移動させるステップと、
(g)前記顕微鏡の位置を前記第1のz位置z1に戻すステップであって、当該顕微鏡の位置を前記第1のz位置z1に戻すステップは、前記物理スライドが顕微鏡の光学的視野の中を並進軸に沿って前記領域幅寸法の半分(W/2)に等しい距離だけ移動される間に少なくとも部分的に生じる、前記戻すステップと、
(h)前記顕微鏡が前記第1のz位置z1に位置決めされている第2の定義された領域のイメージを捕捉するステップと、
(i)前記ステップ(c)から(h)を反復するステップと、
を含み、
前記反復するステップは、第1の焦点位置z1を有するイメージの第1の集合と、第2の焦点位置z2を有するイメージの第2の集合とを生じ、前記イメージの第1及び第2の集合は、相互からW/2だけオフセットされたイメージ境界を有する定義された領域のイメージを表し、前記方法は、
焦点画質計量に対して設定された前記第1及び第2の焦点位置集合のそれぞれのイメージを全体のイメージ・エントロピ、イメージ・テクスチャ・エネルギ、イメージ・コントラスト及び外形エッジ先鋭度から構成されるグループから選択されるイメージ特性に基づいて評価するステップと、
第1又は第2の焦点位置イメージ集合の1つをオフセット量W/2だけ位置合わせ処理して、イメージ境界を一致させるステップと、
定義された領域に対応し、所望の焦点画質に対応する焦点画質計量を有する、前記第1及び第2の焦点位置イメージの中の特定の1つを選択するステップと、
イメージの中の選択されたものを、対応する領域の選択されたイメージとして識別するステップと、
前記識別された第1又は第2の領域イメージを、前記仮想スライドを定義する合成イメージに合併するステップであって、前記合成イメージが、選択された第1のイメージ、選択された第2のイメージ、又はその組み合わせからなる、ステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
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