一種用于成像基底上的特征的方法，包括掃描基底并產(chǎn)生其圖像，在圖像上覆蓋網(wǎng)格模型，使網(wǎng)格模型與圖像上的至少一些特征的位置適配，以及提取該特征的圖像。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于成像基底上的特征的方法和裝置，并且特別涉及一種用于成 像微陣列上的斑點(diǎn)(spot)的方法和裝置。
技術(shù)介紹
在各種技術(shù)應(yīng)用中，基底上的特征的成像以及分析是一項重要的任務(wù)。例如，在生 物化學(xué)分析中，根據(jù)預(yù)定義的圖案(pattern)在基底上應(yīng)用載體物質(zhì)的小斑點(diǎn)是一種常見 技術(shù)。隨后，少量的不同細(xì)胞(cell)材料被添加到載體物質(zhì)的斑點(diǎn)，并且通過在某些時間 段之后得到基底上的斑點(diǎn)的圖像且通過分析該圖像內(nèi)的特征來監(jiān)視不同斑點(diǎn)隨著時間的 細(xì)胞生長。可以通過根據(jù)預(yù)定義的圖案將特征布置在基底上來制造這些特征的成像。通 常，使用專用掃描儀硬件來執(zhí)行掃描，并且在制備基底期間僅在被登記到注釋文件 (annotation file)中的斑點(diǎn)的預(yù)定義已知位置處掃描基底。這種常用技術(shù)在若干方面都 受到限制。根據(jù)基底上的特征的數(shù)量，整個基底的掃描需要大量的單次掃描，包括掃描裝置 執(zhí)行對應(yīng)的大量重復(fù)且非常精確的機(jī)械移位(displacement)以將基底移動到掃描儀或者 與基底相關(guān)的掃描儀的前面。在生物化學(xué)應(yīng)用中，基底可以包含單個基底上的多于3888個 特征，這需要相當(dāng)大數(shù)量的機(jī)械移位步驟。因此，掃描需要高精度和相當(dāng)昂貴的硬件。此外，掃描過程強(qiáng)烈依賴于關(guān)于斑點(diǎn)在基底上的位置的精確信息。在缺少精確的 定位信息的情況下或者在掃描儀和基底之間存在未對準(zhǔn)的情況下，掃描會失敗。基于這些缺陷，存在對一種改進(jìn)的方法以及對應(yīng)裝置的需要，其允許更迅速地成 像基底上的特征以及對成像硬件的要求的降低，特別在基底包含大量特征的情況下。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種用于成像特征的改進(jìn)方法和裝置，其包括便利的掃描 過程以及加速的成像。通過包括獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的方法以及包括獨(dú)立權(quán)利要求12 的特征的裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的。在從屬權(quán)利要求中限定本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。本專利技術(shù)的用于成像基底上的特征的方法包括掃描基底并產(chǎn)生其圖像，在所述圖像 上覆蓋(overlay)網(wǎng)格模型，使該網(wǎng)格模型與至少一些特征在圖像上的位置適配(fit)，以 及提取特征的圖像。當(dāng)通過使用放置在圖像上的網(wǎng)格模型來識別特征的位置時，本專利技術(shù)的方法允許單 個或者若干個掃描步驟中的基底的獨(dú)立掃描而不管特征的位置。該網(wǎng)格模型優(yōu)選地是一組 通過邊緣連接的點(diǎn)，其中網(wǎng)格模型中的每個點(diǎn)被指定基底上的一個特征，也就是說網(wǎng)格模 型中的點(diǎn)的數(shù)量等于基底上相關(guān)特征的數(shù)量。當(dāng)在掃描的圖像上覆蓋網(wǎng)格模型時，網(wǎng)格模 型的點(diǎn)的位置最初不與基底上的特征的實(shí)際位置相對應(yīng)。網(wǎng)格模型與特征在圖像上的位置的后續(xù)適配考慮到它們的位置的精確確定和所識別的位置處和周圍的特征的部分圖像的 提取以用于進(jìn)一步分析。由于網(wǎng)格模型與圖像的特征的適配，不需要包括重復(fù)掃描步驟的掃描過程。因此， 降低了對掃描儀的要求。此外，由于可以避免在掃描儀的重復(fù)移位步驟期間所消耗的時間， 可以減少整個成像過程的時間。根據(jù)一個實(shí)施例，網(wǎng)格模型基于先驗(yàn)已知的基底上的特征的位置的圖案。當(dāng)為 特定基底創(chuàng)建網(wǎng)格模型時，包括特征之間的距離或關(guān)于它們彼此的定向的附加信息的 該圖案被用來限定網(wǎng)格模型的點(diǎn)的初始位置并建立對應(yīng)點(diǎn)之間的邊緣以限定點(diǎn)的鄰域 (neighborhood)0根據(jù)另一實(shí)施例，網(wǎng)格模型基于包括以下各項的組中的網(wǎng)格規(guī)則網(wǎng)格、直線網(wǎng)格 (rectilinear grid)、笛卡爾網(wǎng)格、多邊形網(wǎng)格、以及六邊形網(wǎng)格。規(guī)則、直線、笛卡爾網(wǎng)格表示分別由全等(congruent)或不全等(incongruent)的 矩形或者由單位正方形(unit square)的基底平面的鑲嵌布置(tesselation)。網(wǎng)格模型 的點(diǎn)被放置在該鑲嵌布置的節(jié)點(diǎn)上。特征的位置的圖案也可由多邊形或者六邊形網(wǎng)格(其 描述通過多邊形或者六邊形的平面的平鋪(tiling))來表示。網(wǎng)格模型的點(diǎn)被放置在網(wǎng)格 的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。根據(jù)本專利技術(shù)的另一實(shí)施例，覆蓋包括通過粗略近似來確定基底的一些特征的位 置，并且將網(wǎng)格模型的一些點(diǎn)覆蓋到所述位置上。舉例來說，這可以通過這樣做來完成即 識別特征在基底的圖像上的區(qū)域的拐角(corner)或者三個突出點(diǎn)(例如邊界點(diǎn))，并且用 它們來對準(zhǔn)網(wǎng)格模型的對應(yīng)拐角。比如仿射變換的任何方法可以用來適配網(wǎng)格模型的剩余 點(diǎn)。該覆蓋限定用于其他步驟的初始配置。根據(jù)另一個實(shí)施例，處理基底的圖像同樣具有優(yōu)勢，尤其在掃描過程期間產(chǎn)生多 個圖像的情況下。具體來說，在網(wǎng)格模型的適配之前可以減小它們的尺寸。一方面，尺寸的 減小進(jìn)一步加速處理步驟(因?yàn)樾枰幚淼臄?shù)據(jù)量減少了)；并且另一方面，尺寸減小對應(yīng) 于圖像的高斯平滑并且因此降低了圖像中的噪聲。在另一個實(shí)施例中，在網(wǎng)格模型的適配之前進(jìn)一步處理圖像，包括濾波器的應(yīng)用、 平滑、邊緣增強(qiáng)、顏色適應(yīng)等等的一個或若干個處理。一個或若干個這些方法的利用幫助進(jìn) 一步區(qū)分圖像中的特征特性，例如將使用平滑來減少圖像中的噪聲、或者使用邊緣增強(qiáng)來 強(qiáng)調(diào)特征的邊沿和紋理(texture)。選擇性的顏色增強(qiáng)可以被應(yīng)用以增強(qiáng)具有特定顏色特 性的特征的對比度(contrast)。根據(jù)另一實(shí)施例，該適配可以包括網(wǎng)格模型的能量函數(shù)的結(jié)果的迭代優(yōu)化。該能 量函數(shù)是網(wǎng)格模型的點(diǎn)的函數(shù)并表示點(diǎn)的當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology)。另外，該能量函數(shù)還 描述了網(wǎng)格模型的點(diǎn)與特征在圖像上的位置的偏差。通過將網(wǎng)格模型的點(diǎn)移動到其優(yōu)化全 局能量的給定領(lǐng)域中的位置來優(yōu)化全局能量(即能量函數(shù)的結(jié)果)。針對網(wǎng)格模型的每個 點(diǎn)重復(fù)該過程以確定下一個優(yōu)化的全局能量。重復(fù)這些直到能量函數(shù)的結(jié)果保持最優(yōu)并且 不能進(jìn)一步改進(jìn)為止。也可應(yīng)用其他的迭代細(xì)化(iterative refinement)方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，能量函數(shù)的結(jié)果被最小化且所述能量函數(shù)被定義為E(P)= ciF(P) + i3G(P) + YH(P)，其中α，β和Y是加權(quán)因子，F(xiàn)(P)是由網(wǎng)格模型的相鄰點(diǎn)之間的 距離確定的距離項，G(P)是網(wǎng)格模型的正交性(perpendicularity)項，而H(P)是曲率項，該曲率項是由網(wǎng)格模型的點(diǎn)與根據(jù)圖像的曲率圖計算出的特征的位置的偏差確定的。 對應(yīng)的項被給定為 f(p) = Yt f{PiJ ’ Pkj ) + Apu ’ pl+lJ) + JXpij，piH) + f{ptJ ’ piJA)Pu其中f (ρ，q) = (Dinterspot-d (ρ，q))2G(P) = ZsiPuPi -i,j ’ PiJ Pi j-、) + S(PijPij-i，PiJ Pmj )Pu-----+ g(P,jPMj, Pu Pu^ ) + 8(PijPij+i，Pij Pi-u )其中_以及H (尸)=~Σ CUrV(" (P‘,J ))Pu特別地，項F(P)和G(P)表示網(wǎng)格模型的空間配置，并且確保網(wǎng)格模型的點(diǎn)將近似 于笛卡爾網(wǎng)格。特別地，當(dāng)斑點(diǎn)間的距離偏離了已知距離時F(P)具有更高的值。當(dāng)兩個相 鄰的點(diǎn)之間的角度偏離了 90度時G(P)具有更高的值。除了空間屬性之外，H(P)被用于創(chuàng) 建網(wǎng)格模型的點(diǎn)與特征位置之間的鏈接。H(P)源自基底的圖像的曲率圖(下面將會對其描 述)并且當(dāng)點(diǎn)遠(yuǎn)離特征位置時其具有更高的值。根據(jù)另一個實(shí)施例，網(wǎng)格模型與至少一些特征的位置的適配包括使網(wǎng)格模型的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種用于成像基底上的特征（２０）的方法，包括：－掃描基底并產(chǎn)生其圖像（２１）；－在圖像（２１）上覆蓋網(wǎng)格模型（２０３）；－使網(wǎng)格模型（２０４）與至少一些特征（２０）在圖像（２１）上的位置適配；以及－提取特征（２０）的圖像。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A·格諾維西奧，
申請(專利權(quán))人：韓國巴斯德研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：KR
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