NL2010512C2

NL2010512C2 - Image filtering for microscopy.

Info

Publication number: NL2010512C2
Application number: NL2010512A
Authority: NL
Inventors: Christiaan Hendrik Righolt; Lucas Jozef Vliet; Sjoerd Stallinga
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-09-24
Also published as: WO2014148908A1

Claims

1. Filtermodule voor het transformeren van één of meer invoerbeelden in ten minste een gesynthetiseerd uitgangsbeeld, waarbij de één of meerdere invoerbeelden worden gegenereerd door een optisch-digitaal afbeeldingssysteem dat is geassocieerd met een niet-gefilterde optische overdrachtsfunctie, waarbij de filtermodule omvat: één of meerdere filterfuncties die zijn verkregen door het minimaliseren van tenminste een deel van een objectieve functie, waarbij de objectieve functie de som is van termen, in het bijzonder een gewogen som van termen, waarbij een term één of meerdere harmonische componenten van de één of meerdere invoerbeelden en één of meerdere geassocieerde harmonische componenten van het uitgangsbeeld omvat; en, waarbij ten minste een deel van de termen een minimum is als de verhouding tussen de één of meerdere harmonische componenten van de één of meerdere invoerbeelden en uitvoerbeelden overeenkomt met de verhouding tussen een (ruimtelijke) frequentie begrenzing van de niet-gefilterde optische overdrachtsfunctie en de niet-gefilterde overdrachtsfunctie.

2. Filtermodule volgens conclusie 1 waarin de begrenzing is gebaseerd op een afsnij frequentie van de niet-gefilterde optische overdrachtsfunctie, waarin in het bijzonder de begrenzing is gebaseerd op een Lukosz-begrenzing voor het uitfilteren van ten minste een deel van de negatieve uitgangsignalen van ten minste een deel van het uitgangsbeeld.

3. Filtermodule volgens conclusies 1 of 2 waarin de frequentiebegrenzing een eendimensionale Lukosz-begrenzing of een afgeleide daarvan omvat, waarin de eendimensionale Lukosz-begrenzing gedefinieerd is volgens:

waarin de afsnij frequentie van het optisch-digitale afbeeldingssysteem is.

4. De methode volgens claims 1 of 2, waarbij de begrenzing een eendimensionale gemodificeerde Lukosz-begrenzing of een afgeleide daarvan omvat, waarbij de eendimensionale gemodificeerde Lukosz-begrenzing wordt gedefinieerd door:

waarbij β =1 of waarbij β wordt geselecteerd als een waarde tussen 1 en 2, in het bijzonder tussen 1 en 1,2 en waarbij de afsnij frequentie van het afbeeldingssysteem is; of, waarbij de begrenzing A(v) een tweedimensionale Lukosz-begrenzing of een afgeleide daarvan omvat, waarbij de tweedimensionale Lukosz-begrenzing wordt gedefinieerd door:

waarbij de afsnij frequentie qc afhangt van een azimutale hoek φ en φ + π/2, waarbij (v'Y»v'y) frequentiecoördinaten van een frame zijn dat is geroteerd over een hoek φ, en waarbij A,(v/^) de eendimensionale (gemodificeerde) Lukosz-begrenzing is; of, waarbij de begrenzing A(v) een n-dimensionale Lukosz-begrenzing of een afgeleide daarvan omvat, waarbij de n-dimensionale Lukosz-begrenzing wordt gedefinieerd door:

waarbij de af snij frequenties qcj afhankelijk zijn van een rotatie R, waarbij Λ,(ν/^) de begrenzing is en waarbij SO(ri) de groep van rotaties in n-dimensies is.

5. Filtermodule volgens conclusie 1, waarbij de frequentiebegrenzing is geconfigureerd voor het onderdrukken van lage spatiele frequenties voor het filteren van één of meerdere vervaagde delen in het uitgangsbeeld, waarin in het bijzonder de frequentiebegrenzing is gebaseerd op een Gaussische functie die gedefinieerd is door:

waarbij c de sterkte van de lage frequentie-onderdrukking definieert, waarbij c is geselecteerd tussen 0 en 1, waarbij Dv de grens definieert tussen een lage-frequentie gebied en een hoge-frequentie gebied, en waarbij v de spatiele frequentie is.

6. Filtermodule volgens één van de conclusies 1-5, waarbij de objectieve functie quadradische termen van harmonische componenten van de één of meerdere invoerbeelden en harmonische componenten van het uitgangsbeeld omvat.

7. Filtermodule volgens één van de conclusies 1-6, waarbij de objectieve functie verder een reguleringsterm omvat voor het reguleren van ten minste een deel van het uitgangsbeeld, waarbij in het bijzonder de reguleringsterm ten minste één of een combinatie omvat van: de som van de kwadraten of de absolute waarde van pixelwaarden van het uitgangsbeeld; of, de som van de kwadraten of de absolute waarde van de gradiënt van pixelwaarden van het uitgangsbeeld; of, de som van de kwadraten of de absolute waarde van hogere orde spatiele afgeleiden van het uitgangsbeeld.

8. Filtermodule volgens één van de conclusies 1-7 waarbij: de filtermodule een ingang omvat voor het ontvangen van één of meerdere doorlaatbanden Jt{v), in het bijzonder K doorlaatbanden l = \,2,...K, waarin in het bijzonder een doorlaatband wordt verkregen door het lineair combineren van twee of meerdere afbeeldingen in het frequentiedomein.

9. Filtermodule volgens één van de conclusies 1-8 waarbij een doorlaatband is geassocieerd met ten minste één van de harmonische componenten van de één of meerdere spatieel periodieke belichtingsvelden, die gebruik worden bij het verkrijgen van de één of meerdere afbeeldingen, waarbij in het bijzonder een harmonische component is geassocieerd met een spatiele frequentievector qt, l = l,2,...K.

10. Filtermodule volgens één van de conclusies 1-9 waarbij de één of meerdere doorlaatbanden verschoven zijn over een afstand en een richting die geassocieerd zijn met een spatiele vector q, van een harmonische component van een spatieel periodiek belichtingsveld met welke de één of meerdere doorlaatbanden geassocieerd zijn.

11. Filtermodule volgens één van de voorgenoemde conclusies waarbij de objectieve functie L omvat:

waarbij: J,(v) een doorlaatband is die als input aan de afbeeldingsverwerkingsfilter wordt aangeboden; f(v) een gefilterde afbeelding is in het frequentiedomein die verkregen is als de uitgang van de afbeeldingsverwerkignsfilter; f(x) een functie is die voldoet aan f(x)>0 en f(x) = 0 dan en slecht dan als x = 0; at een gewichtscoëfficiënt is die geassocieerd is met de doorlaatband; een optische overdrachtsfunctie is; A(v) een frequentiebegrenzing is; μ een reguleringsparameter is; en, g(x) een reguleringsfunctie is.

12. Filtermodule volgens conclusie 11, waarbij het gewichtscoefficient og gelijk is aan het product van de amplitude van een harmonische component met spatiele frequentievector qt en een vrije parameter st , waarin de vrije parameter s, een eerste waarde aanneemt voor één en of meerdere banden die geassocieerd zijn met een spatiele frequentie die niet gelijk is aan nul en een tweede waarde aanneemt voor één of meerdere banden die geassocieerd zijn met een spatiele frequentie die gelijk is aan nul; waarbij de verhouding tussen de eerste en tweede waarde de zijbandhoogteparameters wordt genoemd, waarbij in het bijzonder s geselecteerd wordt tussen 0,5 en 2,5, meer in het bijzonder tussen 0,75 en 1,5.

13. Filtermodule volgens één van de hiervoorgenoemde conclusies waarbij: één of meerdere filter functies /j(v), die verkregen kunnen worden door het minimaliseren van de objectieve functie met betrekking tot de harmonische componenten van de uitgang van de afbeeldingsverwerkingsfilter T(v), omvattende:

14. Filtermodule volgens één van de hiervoorgenoemde conclusies waarbij het afbeeldingssysteem deel uitmaakt van een microscoop, in het bijzonder een fluorescentiemicroscoop.

15. Filtermodule volgen één van de hievoorgenoemde conclusies, waarbij de één of meerdere filterfuncties geconfigureerd zijn om een veelheid van invoerafbeeldingen te verwerken, waarbij in het bijzonder ten minste een deel van de invoerafbeeldingen verkregen worden door gebruik te maken van één of meerdere spatieel periodieke belichtingsvelden.

16. Filtermodule volgens één van de hiervoorgenoemde conclusies waarbij het optisch-digitaal afbeeldingssysteem is geconfigureerd om tweedimensionale object(en) of driedimensionale object(en) af te beelden.

17. Het gebruik van een filtermodule volgens één van de conclusies 1-16 in een optisch-digitaal afbeeldingssysteem, in het bijzondere een microscoop voor gestructureerde belichtingsmicroscopie, fluorescentiemicroscopie of transbelichting helderveldmicroscopie of combinaties daarvan.

18. Een optisch-digitaal afbeeldingssysteem, in het bijzonder een microscoop voor gestructureerde belichtingsmicroscopie, omvattende een filtermodule volgens één van de conclusies 1-16.

19. Een computergeïmplementeerde methode voor het bepalen van één of meerdere filterfuncties voor het transformeren van één of meerdere invoerafbeeldingen in ten minste een gesynthetiseerd uitgangsbeeld, waarbij de één of meerdere invoerafbeeldingen zijn gegenereerd door een optisch-digitaal afbeeldingssysteem dat geassocieerd is met een niet-gefilterde optische overdrachtsfunctie, waarbij de methode omvat: bepalen van één of meerdere filterfuncties die zijn verkregen door het minimaliseren van tenminste een deel van een objectieve functie, waarbij de objectieve functie de som is van termen, in het bijzonder een gewogen som van termen, waarbij een term één of meerdere harmonische componenten van de één of meerdere invoerbeelden en één of meerdere geassocieerde harmonische componenten van het uitgangsbeeld omvat, en waarbij ten minste een deel van de termen een minimum is als de verhouding tussen de één of meerdere harmonische componenten van de één of meerdere invoerbeelden en uitvoerbeelden overeenkomt met de verhouding tussen een (ruimtelijke) frequentie begrenzing van de niet-gefilterde optische overdrachtsfunctie en de niet-gefilterde overdrachtsfunctie.

20. Een computerprogrammaproduct, geïmplementeerd op een computeruitleesbaar opslagmedium van niet-tijdelijke aard, waarbij het computerprogrammaproduct geconfigureerd is om, als het op een computer wordt uitgevoerd, de methode volgens conclusie 19 uit te voeren.