KR20230073005A - Device and method for generating whole slide image having z axis scanning - Google Patents

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KR20230073005A
KR20230073005A KR1020210159777A KR20210159777A KR20230073005A KR 20230073005 A KR20230073005 A KR 20230073005A KR 1020210159777 A KR1020210159777 A KR 1020210159777A KR 20210159777 A KR20210159777 A KR 20210159777A KR 20230073005 A KR20230073005 A KR 20230073005A
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박안진
김정호
최장훈
탁윤오
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한국광기술원
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/36Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G02B21/367Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison

Abstract

본 발명은 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법은 슬라이드가 배치되는 XY축 스테이지를 X축과 Y축으로 이동시키는 제1 단계; 대물렌즈가 장착된 Z축 스테이지를 Z축으로 이동시켜, 상기 대물렌즈가 상기 슬라이드의 각 영역별로 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 촬영하는 제2 단계; 이미지 압축부가 상기 각 영역별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 제3 단계; 및 이미지 정합부가 다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성하는 제4 단계;를 포함하여 구성된다.The present invention relates to an apparatus and method for generating an image of an entire slide including Z-axis scanning. The method for generating an image of an entire slide including Z-axis scanning according to the present invention includes an XY-axis stage on which a slide is arranged as X-axis and Y-axis. A first step of moving; A second step of moving a Z-axis stage on which an objective lens is mounted in the Z-axis to take a plurality of focal plane images having different focal points for each area of the slide by the objective lens; a third step of generating a single multi-focal image by an image compression unit by compressing the plurality of focal plane images for each region; and a fourth step of generating an entire image of the slide by stitching the plurality of multi-focus images by an image matching unit.

Description

Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR GENERATING WHOLE SLIDE IMAGE HAVING Z AXIS SCANNING}Whole slide image generation device and method including Z-axis scanning {DEVICE AND METHOD FOR GENERATING WHOLE SLIDE IMAGE HAVING Z AXIS SCANNING}

본 발명은 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 이미지 화질 저하 문제를 해결하고 모든 세포 핵을 한 장의 이미지로 확인할 수 있도록 한 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating an image of an entire slide including Z-axis scanning, and an apparatus for generating an image of an entire slide including Z-axis scanning that solves a problem of deterioration in image quality and enables checking of all cell nuclei in a single image. and methods.

병리학(pathology)은 특정부위의 세포 또는 조직을 검사하여 병의 원인을 밝히는 분야이다.Pathology is a field that identifies the cause of a disease by examining cells or tissues in a specific area.

일반적으로 광학 현미경을 이용하여 병리 슬라이드에 도포된 세포 또는 조직을 정밀 검사하여 병의 원인을 밝힌다.In general, the cause of the disease is identified by closely examining the cells or tissues applied to the pathology slide using an optical microscope.

광학 현미경은 10배 이상의 고배율 대물렌즈(objective lens)를 통해 세포 또는 조직을 확대하며, 사용자는 접안렌즈를 통해 확대된 세포 또는 조직을 정밀하게 검사한다.An optical microscope magnifies cells or tissues through an objective lens with a magnification of 10 times or more, and a user precisely inspects the enlarged cells or tissues through an eyepiece.

하지만, 대물렌즈의 배율이 증가할수록 시야각(FOV: field of view)이 좁아지며, 이런 이유로 고배율 대물렌즈를 사용할 경우 세포 또는 조직의 일부분만을 관찰할 수 있다. However, as the magnification of the objective lens increases, the field of view (FOV) narrows, and for this reason, only a part of cells or tissues can be observed when a high magnification objective lens is used.

병리학에 사용된 광학 현미경은 시야각 문제를 해결하기 위해 슬라이드를 4방향(동서남북)으로 움직일 수 있는 XY 스테이지와 스테이지 조절 손잡이(knob)를 제공하지만, 수동으로 병리 슬라이드 전체 영역을 관찰해야 하기 때문에 병변을 놓치는 경우가 발생할 수 있다.Optical microscopes used in pathology provide an XY stage and stage adjustment knobs that can move the slide in four directions (east, west, north, south) to solve the field of view problem, but it is difficult to manually observe the entire area of the pathology slide, so it is difficult to observe the lesion. Missing may happen.

수동으로 전체 영역을 관찰함으로 인해 발생하는 오진(misdiagnosis)을 줄이기 위해 슬라이드 전체영역으로 자동으로 스캔하는 전체 슬라이드 이미징(WSI: whole slide imaging) 장치가 최근 소개되고 있다. In order to reduce misdiagnosis caused by manually observing the entire area, a whole slide imaging (WSI) device that automatically scans the entire area of a slide has recently been introduced.

전체 슬라이드 이미징 장치는 하드웨어 측면에서 광학 현미경에 슬라이드 전체 영역을 자동으로 스캔하는 XY 스테이지가 추가되며, 소프트웨어 측면에서 자동으로 스캔된 이미지들을 정합(stitching)하여 한 장의 초고해상도 디지털 슬라이드 이미지를 생성하는 기능을 제공한다.In the whole slide imaging device, an XY stage that automatically scans the entire slide area is added to the optical microscope on the hardware side, and a function that automatically stitches the scanned images to create one super-resolution digital slide image on the software side. provides

전체 슬라이드 이미징 장치는 슬라이드 전체 영역에 대한 고해상도 디지털 이미지를 제공하기 때문에 병리학 분야를 아날로그에서 디지털로 전환하는 핵심 기술 중 하나로 손꼽히고 있으며, 최근 다양한 제품들이 소개되고 있다.Since whole-slide imaging devices provide high-resolution digital images of the entire slide area, they are regarded as one of the key technologies for converting the field of pathology from analog to digital, and various products have recently been introduced.

하지만, 검사 대상인 세포 또는 조직의 두께가 두꺼운 경우 해당 영역이 흐릿하게 촬영될 수 있다. However, when a cell or tissue to be inspected is thick, the corresponding region may be blurred.

이는 고배율 촬영을 위해 사용되는 대물렌즈의 초점 심도(DoF: depth of field)가 마이크로 미터(um) 단위로 매우 좁기 때문에 발생하는 문제이며, 세포 또는 조직의 두께가 초점 심도를 벗어날 경우 초점이 맞지 않는 OOF(Out Of Focus) 영역이 촬영된다.This is a problem that occurs because the depth of field (DoF) of the objective lens used for high-magnification imaging is very narrow in the micrometer (um) unit, and if the thickness of the cell or tissue is out of the depth of focus, it is out of focus. An out of focus (OOF) area is captured.

초점이 맞지 않는 이미지는 최종 전체 슬라이드 이미지의 영상 품질 문제뿐만 아니라 영상 분석 및 정량화(quantitative analysis)와 같은 후속작업에 제대로 수행하지 못하는 문제를 함께 내포한다. An out-of-focus image not only poses a video quality problem of the final entire slide image, but also poses a problem of not properly performing follow-up tasks such as image analysis and quantitative analysis.

광학 현미경의 경우 세포 또는 조직이 초점이 맞지 않는 경우 (초점 심도를 벗어난 경우)를 대비하여 초점을 조절할 수 있는 초점 조절 손잡이(focusing knob)를 제공한다. In the case of an optical microscope, a focusing knob is provided to adjust the focus in case cells or tissues are out of focus (out of focus depth).

일부 상용화된 전체 슬라이드 이미징 장치의 경우 초점 문제를 해결하기 위해 "Z-stack" 기능을 제공한다.Some commercially available whole-slide imaging devices provide a "Z-stack" function to solve the focus problem.

"Z-stack"은 초점 위치를 이동해가며 촬영한 여러 장의 이미지들을 Z축으로 쌓아 올린(stacking) N개의 초점면 이미지를 생성하며, 3차원 볼륨 이미지 형태로 이미지를 저장한다. "Z-stack" creates N focal plane images by stacking several images taken while moving the focal position in the Z axis, and stores the image in the form of a 3D volume image.

저장된 N개의 초점면 이미지(3차원 볼륨 이미지)는 해당 제품에서 제공하는 자체 이미지 뷰어 소프트웨어를 통해 확인할 수 있으며, 특히 3차원 볼륨 이미지는 서로 다른 초점 위치에서 촬영한 이미지를 포함하고 있기 때문에 광학 현미경과 유사하게 초점을 변경할 수 있는 기능을 제공한다.The stored N focal plane images (3D volume images) can be checked through the image viewer software provided by the product. In particular, since the 3D volume images include images taken at different focal positions, optical microscopes and Similarly, it provides the ability to change focus.

여기서 초점 변경은 여러 장의 초점 이미지 중 한 장의 초점 이미지를 선택하는 것을 의미하며, 사용자는 이미지 뷰어 소프트웨어 상에서 마우스 스크롤 등으로 이미지를 선택(초점을 제어)한다. Here, changing the focus means selecting one focal image from among several focal images, and the user selects (controls the focus) the image by scrolling a mouse or the like on image viewer software.

"Z-stack" 기능은 초점 문제를 해결하기 위한 옵션으로 제공되고 있지만, 단일 초점 만을 촬영하는 기존 장비와 비교해서 스캔 시간과 파일 용량(저장공간)이 3차원 볼륨 이미지를 구성하는 초점면 이미지 수에 비례하여 증가하는 문제점을 가지고 있다. The "Z-stack" function is provided as an option to solve the focus problem, but compared to conventional equipment that shoots only a single focus, the scan time and file capacity (storage space) increase the number of focal plane images constituting a 3D volume image. It has a problem that increases in proportion to .

특히 파일 용량은 데이터 유지비용과 직접 관련이 있기 때문에 초점 문제 해결이라는 장점에도 불구하고 "Z-stack" 기능을 사용하지 않는 경향이 있다.In particular, since file size is directly related to the cost of maintaining data, there is a tendency not to use the "Z-stack" function despite the advantage of solving the focus problem.

디지털 슬라이드 이미지는 일반적으로 클라우드 서비스에 관리되며 파일 용량과 비례해서 비용이 지불된다.Digital slide images are usually managed in a cloud service and are paid in proportion to the size of the file.

따라서, 이와 같은 종래 기술의 초점 문제와 파일 용량 문제를 동시에 해결할 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, there is a need for a method capable of simultaneously solving the focus problem and the file capacity problem of the prior art.

특허문헌 1: 등록특허공보 제10-1423897호(2014.07.28)Patent Document 1: Registered Patent Publication No. 10-1423897 (2014.07.28)

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 Z-stack에 의해 생성된 3차원 볼륨 이미지의 파일 용량을 줄이기 위한 것으로, 본 발명에 따르면 3차원 볼륨 이미지에 포함된 여러 장의 초점면 이미지에서 초점영역만을 투영(projection)한 한 장의 다초점(all-in-focus) 이미지를 생성하여 저장되는 이미지 파일의 용량을 줄이고자 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to reduce the file capacity of a 3D volume image generated by Z-stack, according to the present invention, several focal points included in a 3D volume image It is intended to reduce the size of an image file that is saved by creating an all-in-focus image in which only the focal region is projected from a plane image.

또한, 본 발명은 초점이 맞지 않는 흐릿한 영역이 없기 때문에 영상품질 측면에서 향상된 결과를 제공하고, 모든 세포 핵을 한 장의 이미지로 확인할 수 있도록 하여 정밀검사를 보다 빠르게 수행할 수 있도록 하고자 한다.In addition, the present invention is intended to provide improved results in terms of image quality because there is no out-of-focus blurry area, and to perform detailed inspection more quickly by enabling all cell nuclei to be identified in a single image.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법은 슬라이드가 배치되는 XY축 스테이지를 X축과 Y축으로 이동시키는 제1 단계; 대물렌즈가 장착된 Z축 스테이지를 Z축으로 이동시켜, 상기 대물렌즈가 상기 슬라이드의 각 영역별로 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 촬영하는 제2 단계; 이미지 압축부가 상기 각 영역별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 제3 단계; 및 이미지 정합부가 다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성하는 제4 단계;를 포함하여 구성된다.A method for generating an entire slide image including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem includes a first step of moving an XY-axis stage on which a slide is disposed in an X-axis and a Y-axis; A second step of moving a Z-axis stage on which an objective lens is mounted in the Z-axis to take a plurality of focal plane images having different focal points for each area of the slide by the objective lens; a third step of generating a single multi-focal image by an image compression unit by compressing the plurality of focal plane images for each region; and a fourth step of generating an entire image of the slide by stitching the plurality of multi-focus images by an image matching unit.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제3 단계는 상기 이미지 압축부가 다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하는 단계; 상기 이미지 압축부가 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하는 단계; 및 상기 이미지 압축부가 계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the third step may include calculating, by the image compression unit, a degree of focus for all pixels of the plurality of focal plane images; calculating, by the image compression unit, focus weights for all the pixels based on the calculated degree of focus; and generating a single multi-focal image by compressing the plurality of focal plane images based on the calculated focus weights by the image compression unit.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 초점정도를 계산하는 단계는 상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 1을 통해 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the step of calculating the degree of focus, the image compression unit may calculate the degree of focus for all pixels of the focal plane image through Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00003
좌표 픽셀값, k는 윈도우 크기를 나타내며,
Figure pat00004
는 i 번째 초점면 이미지
Figure pat00005
좌표의 초점정도를 나타낸다.here,
Figure pat00002
is the ith focal plane image of
Figure pat00003
The coordinate pixel value, k represents the window size,
Figure pat00004
is the ith focal plane image
Figure pat00005
Indicates the degree of focus of the coordinates.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 초점 가중치를 계산하는 단계는, 상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 2를 통해 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the step of calculating the focus weight, the image compression unit may calculate the focus weight for all the pixels based on the calculated degree of focus through Equation 2 below. there is.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 초점 가중치,
Figure pat00008
는 초점정도,
Figure pat00009
로서 모든 초점면 이미지에서
Figure pat00010
좌표의 초점정도 합을 나타낸다.here,
Figure pat00007
is the focus weight,
Figure pat00008
is the degree of focus,
Figure pat00009
in all focal plane images as
Figure pat00010
It represents the sum of the degree of focus of the coordinates.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 다초점 이미지를 생성하는 단계는, 상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 3을 통해 상기 계산된 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the generating of the multi-focal image, the image compression unit compresses the plurality of focal plane images based on the calculated focus weight through Equation 3 below. One multifocal image can be created.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서,

Figure pat00012
는 출력 이미지의
Figure pat00013
좌표 픽셀값,
Figure pat00014
는 초점 가중치,
Figure pat00015
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00016
좌표 픽셀값을 나타낸다.here,
Figure pat00012
of the output image
Figure pat00013
coordinate pixel value,
Figure pat00014
is the focus weight,
Figure pat00015
is the ith focal plane image of
Figure pat00016
Indicates the coordinate pixel value.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치는 슬라이드가 배치되어 X축과 Y축으로 이동되는 XY축 스테이지; 대물렌즈가 장착되어 Z축으로 이동되는 Z축 스테이지; 상기 슬라이드의 각 영역별로 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 촬영하는 대물렌즈; 상기 각 영역별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 이미지 압축부; 및 다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성하는 이미지 정합부;를 포함하여 구성된다.In addition, an entire slide image generating device including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention includes an XY-axis stage on which a slide is disposed and moved in the X-axis and Y-axis; A Z-axis stage on which an objective lens is mounted and moved in the Z-axis; an objective lens for capturing a plurality of focal plane images having different focal points for each area of the slide; an image compression unit generating one multi-focal image by compressing the plurality of focal plane images for each region; and an image stitching unit configured to create an entire image of the slide by stitching the plurality of multi-focus images.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 이미지 압축부는 다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하고, 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하고, 계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the image compression unit calculates the degree of focus for all pixels of the plurality of focal plane images, and the degree of focus for all the pixels based on the calculated degree of focus. A focus weight may be calculated for each focal plane, and a plurality of focal plane images may be compressed based on the calculated focus weight to generate a single multi-focal image.

본 발명은 Z-stack에 의해 생성된 3차원 볼륨 이미지의 파일 용량을 줄이기 위한 것으로, 본 발명에 따르면 3차원 볼륨 이미지에 포함된 여러 장의 초점면 이미지에서 초점영역만을 투영(projection)한 한 장의 다초점(all-in-focus) 이미지를 생성하여 저장되는 이미지 파일의 용량을 줄일 수 있다.The present invention is intended to reduce the file size of a 3D volume image generated by Z-stack, and according to the present invention, a single focal plane image in which only a focal region is projected from several focal plane images included in a 3D volume image is created. By creating an all-in-focus image, the size of an image file can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면 초점이 맞지 않는 흐릿한 영역이 없기 때문에 영상품질 측면에서 향상된 결과를 보이며, 또한 모든 세포 핵을 한 장의 이미지로 확인할 수 있기 때문에 정밀검사를 빠르게 수행할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, since there is no out-of-focus blurry area, the result is improved in terms of image quality, and since all cell nuclei can be identified in a single image, there is an advantage in that detailed inspection can be performed quickly.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각 영역별로 다수의 초점면 이미지를 압축하여 다초점 이미지를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 영역별로 다수의 초점면 이미지를 압축하여 다초점 이미지를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초점영역 투영방법의 입력인 다수개(N개의) 초점 이미지와 모든 초점영역이 투영된 출력 이미지인 다초첨 이미지를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 슬라이드의 전체 이미지를 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치의 구성도이다.
1 is a diagram showing an entire slide image generating device including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of generating an entire slide image including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a method of generating a multi-focal image by compressing a plurality of focal plane images for each region according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of generating a multi-focal image by compressing a plurality of focal plane images for each region according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a plurality (N) focal images that are inputs of a focal region projection method according to an embodiment of the present invention and a multi-focus image that is an output image onto which all focal regions are projected.
6 is a diagram for explaining an entire image of a slide created according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of an entire slide image generating apparatus including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. However, in describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for description, and does not mean a size that is actually applied.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a diagram showing an entire slide image generating device including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a whole slide image generating method including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart to explain.

또한, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각 영역 별로 다수의 초점면 이미지를 압축하여 다초점 이미지를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 영역 별로 다수의 초점면 이미지를 압축하여 다초점 이미지를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a diagram for explaining a method of generating a multi-focal image by compressing a plurality of focal plane images for each region according to an embodiment of the present invention, and FIG. This is a flowchart for explaining a method of generating a multifocal image by compressing a plurality of focal plane images for each region.

이후부터는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치 및 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus and method for generating an entire slide image including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치는 대물렌즈(objective lens: 110), XY축 스테이지(120), Z축 스테이지(130)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus for generating an entire slide image including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention includes an objective lens 110, an XY-axis stage 120, and a Z-axis stage 130. can be configured.

상기 대물렌즈(110)는 관찰하고자 하는 샘플을 확대하며, 일반적으로 20배, 40배 또는 그 이상의 배율 확대를 제공하는 대물렌즈로 구성되어, 슬라이드(101)를 촬영할 수 있다.The objective lens 110 magnifies a sample to be observed, and generally consists of an objective lens providing magnification of 20 times, 40 times, or more, so that the slide 101 can be photographed.

고배율 대물렌즈를 통해 촬영된 확대 영상은 세포 또는 조직 정밀 검진에 도움이 되지만, 배율이 증가함에 따라 시야각(FOV: field of view)과 초점 범위(DoF: depth of field)가 줄어들기 때문에 슬라이드(101)의 전체 영역 중 극히 일부영역, 특정 초점 범위내에 위치한 샘플만을 정밀 관찰할 수 있다.Magnified images taken through a high-magnification objective lens are helpful for detailed examination of cells or tissues, but as the magnification increases, the field of view (FOV) and depth of field (DoF) decrease, so slide 101 ), only a small part of the entire area, or a sample located within a specific focal range, can be precisely observed.

따라서, 상기 XY축 스테이지(120)는 대물렌즈(110)의 한계점 중 하나인 시야각을 확장하기 위해 사용되며, 슬라이드(101)의 전체 영역 또는 세포 또는 조직이 도포된 영역을 촬영할 수 있도록 상기 슬라이드(101)를 X축, Y축으로 이동시키는 역할을 수행한다. Therefore, the XY-axis stage 120 is used to expand the viewing angle, which is one of the limitations of the objective lens 110, and the entire area of the slide 101 or the area where cells or tissues are applied can be photographed. 101) to the X-axis and Y-axis.

또한, 상기 Z축 스테이지(130)는 더 넓은 초점 범위에서 상기 슬라이드(101)를 촬영하기 위해 사용되며, 상기 Z축 스테이지(130)에 장착되는 대물렌즈(110)를 Z축으로 이동시키는 역할을 수행한다.In addition, the Z-axis stage 130 is used to photograph the slide 101 in a wider focal range, and serves to move the objective lens 110 mounted on the Z-axis stage 130 in the Z-axis. carry out

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법을 설명하면, 슬라이드가 배치되는 XY축 스테이지(120)가 X축과 Y축으로 이동한다(S210). 이때, 상기 XY축 스테이지(120)는 상기 슬라이드(101)의 초기 위치를 촬영하기 위하여 슬라이드(101)의 좌상단 또는 우상단으로 이동할 수 있다.Referring to FIG. 2 , describing the method of generating an entire slide image including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention, the XY-axis stage 120 on which the slide is placed moves in the X-axis and Y-axis (S210 ). At this time, the XY-axis stage 120 may move to the upper left or upper right of the slide 101 to capture the initial position of the slide 101 .

이후, 대물렌즈가 장착된 Z축 스테이지(130)를 Z축으로 이동시켜, 상기 대물렌즈가 상기 슬라이드(101)를 촬영하여 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지(320)를 생성한다(S220). 즉, 상기 Z축 스테이지(130)가 슬라이드(101)의 각 영역별로 미리 정의된 초점 범위를 이동하며 여러 장의 이미지를 순차적으로 촬영하며, 초점을 바꿔가며 순차적으로 촬영된 여러 장의 이미지를 생성하는데, 이와 같이 본 발명에서는 각 영역(미리 정의된 초점 범위)별로 초점을 바꿔가며 순차적으로 촬영된 여러 장의 이미지를 초점면 이미지(320)로 정의한다. Thereafter, the Z-axis stage 130 equipped with an objective lens is moved along the Z-axis, and the objective lens photographs the slide 101 to generate a plurality of focal plane images 320 having different focal points (S220). That is, the Z-axis stage 130 sequentially captures several images while moving a predefined focus range for each area of the slide 101, and generates several images sequentially taken while changing the focus, As described above, in the present invention, several images sequentially photographed while changing the focus for each region (predefined focal range) are defined as the focal plane image 320 .

이때, 이미지 압축부가 이와 같이 생성된 다수의 상기 초점면 이미지(320)를 각 영역 별로 압축할 수 있으며(S230), 이후에는 대물렌즈(110)가 다음 위치를 촬영할 수 있도록 XY 스테이지를 이용하여 슬라이드를 이동한다(S240). At this time, the image compression unit may compress the plurality of focal plane images 320 generated in this way for each region (S230), and then the objective lens 110 slides using an XY stage so that the next position can be photographed. Move (S240).

그에 따라, 도 3에서와 같이 각 초점 별 상기 초점면 이미지(320)를 압축하여 하나의 다초점 이미지(340)를 생성할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 3 , one multi-focal image 340 may be generated by compressing the focal plane image 320 for each focus.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초점면 이미지(320), 다초점 이미지(340) 및 슬라이드의 전체 이미지(350)를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a focal plane image 320, a multi-focal image 340, and an overall image 350 of a slide according to an embodiment of the present invention.

이때, 도 3에서와 같이 초점 범위 문제를 해결하기 위하여 Z-stack 기법을 사용하여 초점면 단위로 이미지(320)들을 정합하여 전체 슬라이드(350) 이미지를 생성(320)하는데, 종래 기술에 따르면 이를 Z축으로 쌓아올려 3차원 볼륨 이미지(330)를 출력하였다. 결과적으로 종래 기술에서는 초점면 수만큼 고해상도 전체 슬라이드 이미지를 생성하기 때문에, 단일 초점면 만으로 전체 슬라이드를 생성하는 장치와 비교해서 파일용량이 초점면 수에 비례해서 증가하게 된다.At this time, as shown in FIG. 3, in order to solve the focal range problem, the Z-stack technique is used to match the images 320 on a focal plane basis to generate an image of the entire slide 350 (320). According to the prior art, this Stacked in the Z axis, a 3D volume image 330 was output. As a result, in the prior art, since high resolution whole slide images are generated as many as the number of focal planes, file capacity increases in proportion to the number of focal planes compared to devices that generate entire slides with only a single focal plane.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 슬라이드(101)의 각 영역(미리 정의된 초점 범위)별로 상기 초점면 이미지(320)를 압축하여 하나의 다초점 이미지(340)를 생성하고, 이를 이용해 슬라이드(101)의 전체 이미지(350)를 구성함으로써 이와 같은 문제점을 해결하였다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, the focal plane image 320 is compressed for each region (predefined focal range) of the slide 101 to generate one multi-focal image 340, and the slide is used. This problem was solved by constructing the entire image 350 of (101).

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 슬라이드 이미지 생성 장치(100)는 슬라이드(101)의 전체 영역을 이미지로 변환하는 것이 목적이기 때문에, 상기 XY축 스테이지(120)와 상기 Z축 스테이지(130)를 이동시켜 상기 초점면 이미지(320)를 촬영하는 과정을 반복하며, 슬라이드(101)의 전체 영역에 대한 영상 촬영이 완료되면 다음 단계로 진행한다.That is, since the purpose of the slide image generating device 100 according to an embodiment of the present invention is to convert the entire area of the slide 101 into an image, the XY-axis stage 120 and the Z-axis stage 130 The process of capturing the focal plane image 320 by moving is repeated, and when the image capturing of the entire area of the slide 101 is completed, the next step proceeds.

그에 따라, 다음 단계에서는 상기 XY 스테이지(120)를 이동하며 생성한 여러 장의 다수의 고배율의 상기 다초첨 이미지(340)들을 정합(stitching)하여(S250), 최종적으로 고해상도의 슬라이드(101)의 전체 이미지(350)를 생성한다(S260).Accordingly, in the next step, a plurality of high-magnification multi-focus images 340 generated while moving the XY stage 120 are stitched (S250), and finally, the whole of the high-resolution slide 101 is stitched. An image 350 is created (S260).

이후부터는 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 각 영역별로 다수의 초점면 이미지(320)를 압축하여 하나의 다초점 이미지(340)를 생성하는 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to FIG. 4 , a method of generating one multi-focal image 340 by compressing a plurality of focal plane images 320 for each region according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일실시예에 따르면, 모든 초점면 이미지(320)에서 초점영역을 투영하여 하나의 다초점 이미지(340)를 생성한 후, 다수의 다초점 이미지(340)들을 정합하여 한 장의 이미지(350)을 생성하며, 다수 개(N개)의 초점면 이미지(320)를 한 장의 다초점 이미지(340)로 압축하기 때문에 영상 압축(225)이라 부른다. 즉, 대물렌즈(110)가 슬라이드(101)를 촬영하여 생성한 다수의 초점면 이미지(320)를 압축함으로써, 초점영역을 한 장의 이미지에 투영한, 모든 초점영역을 포함하는 다초점(all-in-focus) 이미지(340)를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after generating one multi-focal image 340 by projecting a focal region from all focal plane images 320, a plurality of multi-focal images 340 are matched to form one image ( 350), and compressing multiple (N) focal plane images 320 into one multi-focal image 340, it is called image compression 225. That is, by compressing a plurality of focal plane images 320 generated by photographing the slide 101 by the objective lens 110, the focal region is projected onto a single image, and a multi-focal (all-focus region) including all focal regions is projected. An in-focus image 340 may be output.

먼저, 이미지 압축부가 다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산한다(S231). 이때, 초점정도가 높을수록 최종 이미지에 투영될 확률이 높음을 의미한다.First, the image compression unit calculates a degree of focus for all pixels of the plurality of focal plane images (S231). In this case, the higher the degree of focus, the higher the probability of being projected onto the final image.

하기의 수학식 1은 Brenner 알고리즘을 기반으로 모든 픽셀에 대해 초점정도를 계산하는 방법을 나타낸다.Equation 1 below shows a method of calculating the degree of focus for all pixels based on the Brenner algorithm.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서,

Figure pat00018
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00019
좌표 픽셀값을, k는 윈도우 크기를 나타내며,
Figure pat00020
는 i 번째 초점면 이미지
Figure pat00021
좌표의 초점정도를 나타낸다.here,
Figure pat00018
is the ith focal plane image of
Figure pat00019
The coordinate pixel value, k represents the window size,
Figure pat00020
is the ith focal plane image
Figure pat00021
Indicates the degree of focus of the coordinates.

이후, 이미지 압축부가 상기 계산된 초점정도(

Figure pat00022
)를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산한다(S232).Thereafter, the image compression unit calculates the degree of focus (
Figure pat00022
), focus weights are calculated for all the pixels (S232).

초점 가중치는

Figure pat00023
좌표에서
Figure pat00024
번째 픽셀의 초점정도
Figure pat00025
가 상대적인 얼마나 높은 값을 가지는지를 비율로 표현한 값으로서, 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.the focus weight is
Figure pat00023
at the coordinates
Figure pat00024
degree of focus of the second pixel
Figure pat00025
As a value expressed as a ratio of how high a relative value has, it can be expressed as in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00026
Figure pat00026

여기서,

Figure pat00027
는 초점 가중치,
Figure pat00028
는 초점정도,
Figure pat00029
로서 모든 초점면 이미지에서
Figure pat00030
좌표의 초점정도 합을 나타낸다. 따라서, 초점가중치
Figure pat00031
Figure pat00032
좌표의 모든 초점정도 합에 대한
Figure pat00033
번째 초점면 이미지의 초점정도 비율을 의미한다.here,
Figure pat00027
is the focus weight,
Figure pat00028
is the degree of focus,
Figure pat00029
in all focal plane images as
Figure pat00030
It represents the sum of the degree of focus of the coordinates. Therefore, the focal weight
Figure pat00031
Is
Figure pat00032
For the sum of all focal degrees of coordinates
Figure pat00033
It means the ratio of the degree of focus of the second focal plane image.

세포를 슬라이드에 도포하는 과정에서 세포 위에 세포가 겹치는 경우가 발생하며, 두 세포가 각각 다른 초점면에서 뚜렷하게 보이는 경향이 있다.In the process of applying cells to a slide, cells may overlap on top of cells, and the two cells tend to be clearly visible in different focal planes.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 다른 초점면에서 촬영된 두 세포 또는 더 많은 세포 정보 모두를 하나의 이미지에 투영하기 위해 초점 가중치를 이용하였으며, 각각의 세포 영역의 초점 가중치 평균으로 영상을 투영하여 최종의 다초점 이미지를 생성할 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, focus weights are used to project both cells or more cell information photographed from different focal planes into one image, and the image is projected with the average of the focus weights of each cell area. A final multifocal image can be created.

이후에는 이미지 압축부가 계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의(N개)의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하며(S233), 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.Thereafter, the image compression unit compresses the plurality (N) of the focal plane images based on the calculated focus weights to generate one multi-focal image (S233), which can be expressed as Equation 3 below. .

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00034
Figure pat00034

여기서,

Figure pat00035
는 출력 이미지의
Figure pat00036
좌표 픽셀값,
Figure pat00037
는 초점 가중치,
Figure pat00038
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00039
좌표 픽셀값을 나타내며, 픽셀값에 초점가중치를 곱한 합으로 N개의 초점 이미지로부터 한 장의 출력 이미지(다초점 이미지)를 생성한다.here,
Figure pat00035
of the output image
Figure pat00036
coordinate pixel value,
Figure pat00037
is the focus weight,
Figure pat00038
is the ith focal plane image of
Figure pat00039
It represents coordinate pixel values, and one output image (multifocal image) is created from N focus images as the sum of pixel values multiplied by focus weight.

초점정도가 상대적으로 높은 값이 높은 초점 가중치를 가지기 때문에 해당위치의 픽셀값이 최종 초점 이미지에 투영될 확률이 높다.Since a value with a relatively high degree of focus has a high focus weight, there is a high probability that a pixel value at a corresponding position is projected onto a final focused image.

최종 생성된 출력 이미지는 다초점 이미지(350)로서, 다수개(N개)의 초점면 이미지 중에서 초점영역만을 한 장의 이미지로 압축하기 때문에 다초점(All-in-Focus) 이미지라고 표현할 수 있다.The finally generated output image is the multi-focus image 350, and since only the focal area among multiple (N) focal plane images is compressed into a single image, it can be expressed as an all-in-focus image.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초점영역 투영방법의 입력인 다수개(N개의) 초점 이미지와 모든 초점영역이 투영된 출력 이미지인 다초첨 이미지를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing a plurality (N) focal images that are inputs of a focal region projection method according to an embodiment of the present invention and a multi-focus image that is an output image onto which all focal regions are projected.

도 5의 C는 세포가 겹치는 일예를 보여주는 것으로서, 두 세포가 각각 다른 초점면(560, 570)에서 뚜렷하게 보이는 경향이 있다.5C shows an example of overlapping cells, and the two cells tend to be clearly visible in different focal planes 560 and 570, respectively.

본 발명은 다른 초점면에서 촬영된 두 세포 또는 더 많은 세포 정보를 초점 가중치로 평균하여 하나의 다초점 이미지를 생성하여, 결과적으로 세포가 겹치는 경우에도 모든 초점영역이 최종 이미지에 투영될 수 있다. According to the present invention, a single multifocal image is created by averaging two or more cell information taken at different focal planes with a focus weight, so that all focal regions can be projected into a final image even when cells overlap.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 슬라이드의 전체 이미지를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 (a)는 종래 기술에 따른 이미지를 도시한 도면이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 슬라이드의 전체 이미지를 도시한 도면이다.Figure 6 is a view for explaining the entire image of a slide created according to an embodiment of the present invention, Figure 6 (a) is a view showing an image according to the prior art, Figure 6 (b) is this It is a diagram showing the entire image of a slide created according to one embodiment of the present invention.

도 6의 (b)에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 다초점 이미지는 OOF(Out Of Focus) 영역(초점이 맞지 않는 흐릿한 영역)이 없기 때문에 영상품질 측면에서 향상된 결과를 보였으며, 특히 모든 세포 핵을 한 장의 이미지로 확인할 수 있기 때문에 정밀검사를 빠르게 수행할 수 있는 장점이 있다.As shown in (b) of FIG. 6, the multifocal image according to an embodiment of the present invention showed improved results in terms of image quality because there is no out of focus (OOF) area (blurred area out of focus). In particular, since all cell nuclei can be identified in a single image, it has the advantage of being able to perform precise inspection quickly.

이와 같이 본 발명에 따르면 종래기술의 단일 초점면만으로 전체 슬라이드 이미지를 생성하는 방법과 비교하여, 출력 이미지가 모든 초점정보를 포함하여 OOF 영역(초점이 맞지 않는 흐릿한 영역)을 줄일 수 있기 때문에 향상된 영상품질을 제공할 수 있다. In this way, according to the present invention, compared to the method of generating an entire slide image with only a single focal plane in the prior art, the output image includes all focus information and can reduce the OOF area (out of focus blurry area), resulting in improved image quality can be provided.

또한, 본 발명에 따르면 종래기술의 OOF 영역을 줄이기 위해 제안된 Z-Stack 기법을 이용하는 방법과 비교하여, 한 장의 전체 이미지만을 저장하기 때문에 저장되는 파일용량 또한 줄일 수 있다.In addition, according to the present invention, compared to the method using the Z-Stack technique proposed to reduce the OOF area of the prior art, since only one entire image is stored, the size of the stored file can also be reduced.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치의 구성도이다.7 is a block diagram of an entire slide image generating apparatus including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention.

이후부터는 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치의 구성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of an entire slide image generating apparatus including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 .

도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치(100)는 대물렌즈(110), XY축 스테이지(120), Z축 스테이지(130), 이미지 처리부(140) 및 이미지 정합부(160)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 7 , an entire slide image generating apparatus 100 including Z-axis scanning according to an embodiment of the present invention includes an objective lens 110, an XY-axis stage 120, a Z-axis stage 130, an image It is configured to include a processing unit 140 and an image matching unit 160 .

상기 XY축 스테이지(120)는 슬라이드가 배치되어 X축과 Y축으로 이동되고, 상기 Z축 스테이지(130)는 상기 대물렌즈(110)가 장착되어 Z축으로 이동된다.The XY-axis stage 120 has a slide and moves in the X-axis and Y-axis, and the Z-axis stage 130 has the objective lens 110 mounted thereon and moves in the Z-axis.

상기 Z축 스테이지(130) 상에 장착되는 상기 대물렌즈(110)는 상기 슬라이드를 촬영하여 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 생성한다.The objective lens 110 mounted on the Z-axis stage 130 captures the slide and generates multiple focal plane images with different focal points.

그에 따라, 상기 이미지 압축부(140)는 상기 각 영역 별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성할 수 있다.Accordingly, the image compression unit 140 may generate one multi-focal image by compressing the plurality of focal plane images for each region.

보다 상세하게 설명하면, 상기 이미지 압축부(140)는 다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하고, 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하며, 계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성할 수 있다.More specifically, the image compression unit 140 calculates the degree of focus for all pixels of the plurality of focal plane images, and the degree of focus for all the pixels based on the calculated degree of focus. Weights may be calculated, and a plurality of focal plane images may be compressed based on the calculated focus weights to generate one multi-focal image.

따라서, 이미지 정합부(160)는 다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성할 수 있다.Accordingly, the image matching unit 160 may generate an entire image of the slide by stitching the plurality of multi-focus images.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention as described above, specific embodiments have been described. However, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention and should not be defined, and should be defined by not only the claims but also those equivalent to these claims.

100: Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치
110: 대물렌즈
120: XY축 스테이지
130: Z축 스테이지
140: 이미지 압축부
150: 이미지 정합부
100: Full slide image generating device including Z-axis scanning
110: objective lens
120: XY axis stage
130: Z-axis stage
140: image compression unit
150: image matching unit

Claims (7)

슬라이드가 배치되는 XY축 스테이지를 X축과 Y축으로 이동시키는 제1 단계;
대물렌즈가 장착된 Z축 스테이지를 Z축으로 이동시켜, 상기 대물렌즈가 상기 슬라이드의 각 영역별로 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 촬영하는 제2 단계;
이미지 압축부가 상기 각 영역별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 제3 단계; 및
이미지 정합부가 다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성하는 제4 단계;
를 포함하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법.
A first step of moving the XY-axis stage on which the slide is arranged in the X-axis and Y-axis;
A second step of moving a Z-axis stage on which an objective lens is mounted in the Z-axis to take a plurality of focal plane images having different focal points for each area of the slide by the objective lens;
a third step of generating a single multi-focal image by an image compression unit by compressing the plurality of focal plane images for each region; and
a fourth step of generating an entire image of the slide by an image matching unit stitching a plurality of the multi-focus images;
A method for generating an entire slide image including Z-axis scanning.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 이미지 압축부가 다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하는 단계;
상기 이미지 압축부가 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하는 단계; 및
상기 이미지 압축부가 계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 단계;
를 포함하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법.
The method of claim 1,
The third step,
calculating, by the image compression unit, a degree of focus for all pixels of the plurality of focal plane images;
calculating, by the image compression unit, focus weights for all the pixels based on the calculated degree of focus; and
generating a single multi-focal image by compressing the plurality of focal plane images based on the focal weight calculated by the image compression unit;
A method for generating an entire slide image including Z-axis scanning.
청구항 2에 있어서,
상기 초점정도를 계산하는 단계는,
상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 1을 통해 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법.
[수학식 1]
Figure pat00040

여기서,
Figure pat00041
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00042
좌표 픽셀값, k 는 윈도우 크기를 나타내며,
Figure pat00043
는 i 번째 초점면 이미지
Figure pat00044
좌표의 초점정도를 나타냄.
The method of claim 2,
In the step of calculating the degree of focus,
The entire slide image generation method including Z-axis scanning in which the image compression unit calculates a degree of focus for all pixels of the focal plane image through Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure pat00040

here,
Figure pat00041
is the ith focal plane image of
Figure pat00042
Coordinate pixel values, k represents the window size,
Figure pat00043
is the ith focal plane image
Figure pat00044
Indicates the degree of focus of the coordinates.
청구항 3에 있어서,
상기 초점 가중치를 계산하는 단계는,
상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 2를 통해 상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법.
[수학식 2]
Figure pat00045

여기서,
Figure pat00046
는 초점 가중치,
Figure pat00047
는 초점정도,
Figure pat00048
로서 모든 초점면 이미지에서
Figure pat00049
좌표의 초점정도 합을 나타냄.
The method of claim 3,
The step of calculating the focus weight,
The entire slide image generation method including Z-axis scanning in which the image compression unit calculates focus weights for all the pixels based on the calculated degree of focus through Equation 2 below.
[Equation 2]
Figure pat00045

here,
Figure pat00046
is the focus weight,
Figure pat00047
is the degree of focus,
Figure pat00048
in all focal plane images as
Figure pat00049
Indicates the sum of the degree of focus of the coordinates.
청구항 4에 있어서,
상기 다초점 이미지를 생성하는 단계는,
상기 이미지 압축부가 하기의 수학식 3을 통해 상기 계산된 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 방법.
[수학식 3]
Figure pat00050

여기서,
Figure pat00051
는 출력 이미지의
Figure pat00052
좌표 픽셀값,
Figure pat00053
는 초점 가중치,
Figure pat00054
는 i 번째 초점면 이미지의
Figure pat00055
좌표 픽셀값을 나타냄.
The method of claim 4,
The step of generating the multifocal image,
The entire slide image generation method including Z-axis scanning in which the image compression unit generates one multi-focal image by compressing a plurality of the focal plane images based on the calculated focus weight through Equation 3 below.
[Equation 3]
Figure pat00050

here,
Figure pat00051
of the output image
Figure pat00052
coordinate pixel value,
Figure pat00053
is the focus weight,
Figure pat00054
is the ith focal plane image of
Figure pat00055
Indicates coordinate pixel values.
슬라이드가 배치되어 X축과 Y축으로 이동되는 XY축 스테이지;
대물렌즈가 장착되어 Z축으로 이동되는 Z축 스테이지;
상기 슬라이드의 각 영역별로 초점이 상이한 다수의 초점면 이미지를 촬영하는 대물렌즈;
상기 각 영역별로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 이미지 압축부; 및
다수의 상기 다초첨 이미지를 정합(stiching)하여 상기 슬라이드의 전체 이미지를 생성하는 이미지 정합부;
를 포함하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치.
An XY-axis stage on which slides are arranged and moved in the X-axis and Y-axis;
A Z-axis stage on which an objective lens is mounted and moved in the Z-axis;
an objective lens for capturing a plurality of focal plane images having different focal points for each area of the slide;
an image compression unit generating one multi-focal image by compressing the plurality of focal plane images for each region; and
an image stitching unit generating an entire image of the slide by stitching the plurality of multi-focus images;
Entire slide image generating device including Z-axis scanning including a.
청구항 6에 있어서,
상기 이미지 압축부는,
다수의 상기 초점면 이미지의 모든 픽셀에 대해 초점정도(degree of focus)를 계산하고,
상기 계산된 초점정도를 기반으로 상기 모든 픽셀에 대해 초점 가중치를 계산하고,
계산된 상기 초점 가중치를 기반으로 다수의 상기 초점면 이미지를 압축하여 하나의 다초점 이미지를 생성하는 Z축 스캐닝을 포함하는 전체 슬라이드 이미지 생성 장치.
The method of claim 6,
The image compression unit,
Calculate a degree of focus for every pixel of a plurality of the focal plane images;
Calculate focus weights for all the pixels based on the calculated degree of focus;
An entire slide image generating device including Z-axis scanning for generating one multi-focal image by compressing a plurality of focal plane images based on the calculated focal weight.
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