基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，包括：(1)準備圖像采集裝置；(2)選取所述病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，擬合出虛擬平面；(3)設(shè)置XYZ軸第一條掃描線作為其運動軌跡，并將所述病理切片組織上分成至少兩條線來掃描；(4)相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距；(5)完成掃描。本發(fā)明還提供了一種基于上述方法的掃描儀。本方法通過減少大量焦點，得到大致的虛擬平面，然后掃描過程中根據(jù)圖像數(shù)據(jù)不斷校正Z軸的運動軌跡，從而很好地解決了對焦速度慢、不準確等問題。
【專利說明】基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種掃描方法，尤其涉及一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，【技術(shù)領(lǐng)域】及應(yīng)用產(chǎn)品包括數(shù)字病理切片掃描儀。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的顯微鏡不斷被數(shù)字病理切片掃描儀所替代，數(shù)字病理切片掃描儀不僅具有傳統(tǒng)顯微鏡的功能，而且能夠把切片上的病理資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)的永久儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理，從而使其在病理的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]高倍率下的圖像采集裝置一般應(yīng)用于數(shù)字病理切片掃描儀，關(guān)于圖像采集裝置主要包括光源、聚光鏡、濾光鏡平臺(X，Y，Z軸)，物鏡和相機。在高倍率掃描過程中，切片組織被分成N條線來進行逐一掃描。
[0004]目前，按現(xiàn)有的掃描技術(shù)，其方法大多數(shù)采用:首先，計算多個焦點，擬合出切片組織焦距的虛擬平面，其中，所述虛擬平面類似于高低起伏的山脈；然后根據(jù)虛擬平面的焦距值，設(shè)定每一條掃描線XYZ軸的運動軌跡，并隨著運動軌跡不斷更換焦距；最后進行掃描。隨著對圖像掃描質(zhì)量的要求不斷提高，掃描技術(shù)對虛擬平面的要求也越來越嚴格，相應(yīng)地，本領(lǐng)域技術(shù)人員不得不通過增加焦點的數(shù)量來提高虛擬平面的準確度。但是，焦點越多，掃描速度也就越慢，從而大大影響工作的效率，影響進程。另外，由于焦點掃描之前已經(jīng)計算完成，即使在掃描過程中有偏差，平臺出現(xiàn)誤差，掃描仍會按照計算值進行，從而導致圖像的質(zhì)量下降。
[0005]因此，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于:
[0006]1、焦點個數(shù)過多，使得掃描時間延長；
[0007]2、由于虛擬平面在切片掃描之前算好，達不到焦距實時對，實時掃的要求，從而導致掃描中產(chǎn)生一些誤差，使圖像質(zhì)量穩(wěn)定性不夠，畫質(zhì)不好。具體表現(xiàn)在:在掃描過程中，病理切片微微移動，導致先前計算的虛擬平面有偏差；平臺自身的累計誤差，導致掃描越后面，虛擬平面誤差越大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上更有效地提高掃描速度及掃描質(zhì)量，本發(fā)明提供了一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，本方法通過減少大量焦點，得到大致的虛擬平面，然后在掃描過程中根據(jù)圖像數(shù)據(jù)不斷校正Z軸的運動軌跡，從而很好地解決了對焦速度慢、不準確等一系列問題。
[0009]本發(fā)明的主題是一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0010]步驟1:準備圖像采集裝置；
[0011]步驟2:選取所述病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，擬合出一個虛擬平面；
[0012]步驟3:設(shè)置XYZ軸第一條掃描線作為其運動軌跡，并將所述病理切片組織上分成至少兩條線來掃描；
[0013]步驟4:相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距；
[0014]步驟5:完成掃描。
[0015]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟I中，所述圖像采集裝置構(gòu)件包括相機、濾光鏡、物鏡、病理切片組織、平臺、聚光鏡和光源。
[0016]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟2中，所述病理切片制作過程包括取材、固定、脫水透明、浸蠟包埋、切片和貼片、染色和封片。
[0017]所述擬合方法包括最小二乘法、拉格朗日插值法、牛頓插值法、牛頓迭代法、區(qū)間二分法、弦截法、雅克比迭代法和牛頓科特斯數(shù)值積分法，優(yōu)選為最小二乘法。
[0018]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟4中，所述相機可以同時抓取不同位置的兩條線，不同相鄰兩條線之間距離相等，其距離由相機的硬件決定。
[0019]所述相機也可以是只能抓取一條線的相機，此時需要兩個相機，且需要分光棱鏡將一束光線分成兩束至兩個相機。
[0020]本發(fā)明另一方面的主題是一種基于上述方法的掃描儀。
[0021]本發(fā)明的關(guān)鍵點和保護點包括:實時對焦、實時掃描的思路，以及根據(jù)兩個點的清晰度校正焦點的方法。
[0022]本發(fā)明所述一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點及有益效果:
[0023]1、本發(fā)明在做虛擬平面時不需要很多焦點，只需做出大致的虛擬平面即可，相比那些需要做出精確平面的方法需要的焦點個數(shù)少很多，從而提高了掃描速度。
[0024]2、本發(fā)明是實時校正Z軸，從而使得掃描出來的圖像質(zhì)量提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為圖像采集裝置的構(gòu)造示意圖:
[0026]圖2為病理切片組織及其代表性點的示意圖；
[0027]圖3為掃描線A和掃描線B ；
[0028]圖4為清晰度與Z軸到組織的距離關(guān)系圖；
[0029]圖5為本發(fā)明的一個替換方案的示意圖。

【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明提供了一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0031]步驟1:準備圖像采集裝置；
[0032]步驟2:選取所述病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，擬合出一個虛擬平面；
[0033]步驟3:設(shè)置XYZ軸第一條掃描線作為其運動軌跡，并將所述病理切片組織上分成至少兩條線來掃描；
[0034]步驟4:相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距；
[0035]步驟5:完成掃描。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟I中，所述圖像采集裝置構(gòu)件包括相機、濾光鏡、物鏡、病理切片組織、平臺、聚光鏡和光源。
[0037]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟2中，根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟2中，所述病理切片制作過程包括取材、固定、脫水透明、浸蠟包埋、切片和貼片、染色和封片。
[0038]所述擬合方法包括最小二乘法、拉格朗日插值法、牛頓插值法、牛頓迭代法、區(qū)間二分法、弦截法、雅克比迭代法和牛頓科特斯數(shù)值積分法，優(yōu)選為最小二乘法。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，其中，所述步驟4中，所述相機可以同時抓取不同位置的兩條線，不同相鄰兩條線之間距離相等，其距離由相機的硬件決定。
[0040]本發(fā)明還提供了一種基于上述方法的掃描儀。
[0041]下面參照附圖1-4，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0042]實施例1
[0043](I) 一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，其步驟包括:
[0044]步驟1:準備如附圖1所示結(jié)構(gòu)的圖像采集裝置，其中，I表示平臺、2表示病理切片組織、3表聚光鏡、4表光源、5表物鏡、6表濾光鏡、7表不相機；
[0045]步驟2:選取病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，通過最小二乘法擬合出一個大致的虛擬平面，其中，如附圖2所示9表示焦占.
[0046]步驟3:如附圖2所示，設(shè)置XYZ軸第一條掃描線A作為其運動軌跡，其中，病理切片組織分為A、B、C、D、E、F、G七條線進行掃描，箭頭方向為掃描的方向；
[0047]步驟4:如附圖3所示，相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線如C和D的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距；
[0048]步驟5:完成掃描。
[0049](2)原理及操作分析:
[0050]關(guān)于相機的說明:該相機可以同時抓取兩條線，不同相鄰的兩條線之間的距離相等。如附圖3所示中，C和D為實際抓取線，由于相機硬件的原因，⑶間距是已知的。通過相機頻率及實際抓取的圖的位置可以計算得到實際在病理切片組織中的間距。其中，C是掃描出來實際使用的，D是用于校正相機焦距的。
[0051]其中，C，D線根據(jù)不同的清晰度值、間隔時間t，可以知道已知Z軸是否偏移，通過Z軸按照相應(yīng)的趨勢去校正Z軸。如附圖4所示的清晰度與Z軸到組織的距離關(guān)系圖。
[0052]實施例2
[0053](I) 一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，其步驟包括:
[0054]步驟1:準備如附圖5所示結(jié)構(gòu)的圖像采集裝置；
[0055]步驟2:選取病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，擬合出一個大致的虛擬平面；
[0056]步驟3:設(shè)置XYZ軸第一條掃描線作為其運動軌跡，并將所述病理切片組織上分成幾條線來掃描；
[0057]步驟4:相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距；
[0058]步驟5:完成掃描。
[0059](2)原理及操作分析:
[0060]本實施例為替代方案，其中，關(guān)于相機的說明:此處可以不用同時抓取兩條線的數(shù)據(jù)的相機，可以如附圖5所示使用抓取一條線的相機代替。
[0061]把一束光用分光棱鏡8分成兩束至兩個相機。
[0062]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟1:準備圖像采集裝置； 步驟2:選取所述病理切片組織上的代表性點，并對其焦點進行對焦，計算得到每個代表性點的焦距，擬合出一個虛擬平面； 步驟3:設(shè)置XYZ軸第一條掃描線作為其運動軌跡，并將所述病理切片組織上分成至少兩條線來掃描； 步驟4:相機開始抓圖，這一過程中，根據(jù)相機抓取得到的前后兩條線的清晰度趨勢，不斷校正Z軸的運動軌跡，即更改焦距； 步驟5:完成掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖像采集裝置部件包括相機、濾光鏡、物鏡、病理切片組織、平臺、聚光鏡和光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述擬合方法包括最小二乘法、拉格朗日插值法、牛頓插值法、牛頓迭代法、區(qū)間二分法、弦截法、雅克比迭代法和牛頓科特斯數(shù)值積分法
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述擬合方法為最小二乘法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述相機包括一臺可以同時抓取不同位置的兩條線的相機和/或兩臺只能抓取一條線的相機中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述兩臺只能抓取一條線的相機在使用時，需要分光棱鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分光棱鏡將一束光分成兩束至所述兩臺相機中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述前后兩條線為相鄰的兩條線，且間距相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述病理切片制作過程包括取材、固定、脫水透明、浸蠟包埋、切片和貼片、染色和封片。
10.一種基于權(quán)利要求1所述方法的掃描儀。
【文檔編號】G01N21/84GK104390981SQ201410767713
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】劉炳憲, 謝菊元, 王焱輝, 王克惠, 陳麗橋 申請人:寧波江豐生物信息技術(shù)有限公司