一種對顯微切片的全自動掃描系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種對顯微切片的全自動掃描系統及方法，該系統包括載物臺、照明裝置、物鏡、Z軸控制器，還包括掃描相機和計算設備，該掃描相機具有滾動快門曝光模式及帶狀陣列或帶狀子陣列讀出模式，該掃描相機對沿其快門滾動方向勻速移動的切片樣品的帶狀局部區域進行連續數字成像掃描，該掃描相機在滾動快門曝光模式下對前一幀圖像曝光結束前可開始對下一幀圖像進行并行曝光；該計算設備將連續曝光的每一幀圖像拼合成一完整數字切片。采用上述方案，可以提高切片樣品勻速運動速度，同時降低掃描相機曝光時間中樣品運動所造成的運動模糊，提高圖像的獲取速度，并且掃描相機獲取的圖像清晰穩定。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種對顯微切片進行掃描的系統及方法，特別涉及一種對顯微切片或突光染色顯微切片的全自動掃描系統及方法。
技術介紹
在教學、遠程病理診斷、基于軟件的智能自動識別系統等應用中，都需要對顯微鏡下觀察的組織樣品全貌提供給多人閱讀或異地閱讀或不同時候在既無實際切片/又無顯微鏡情況下閱讀。這些應用都需要將組織樣品全區域或相當大部分區域進行數字化。操作員在顯微鏡下實際觀察組織樣品時，一般在低放大倍數下對組織樣品進行快速掃描，尋找到感興趣或可疑區域后，再換用高倍數物鏡對樣品局部放大觀察。然而，在對組織樣品全區域或相當大部分區域進行數字化掃描過程中，一般采用高放大倍數如20X， 40X物鏡觀察，這樣一個相機的視場即一個瞬間能看到的樣品區域就非常小。這樣就需要使得相機與樣品有上百個甚至上萬個相對移動才能在高放大倍數下將大部分組織區域或者全部掃描并數字化完畢。在對組織區域掃描并數字化的方法中，根據組織樣品相對于相機的移動速度分為兩大類。第一類方法采用面陣相機，在高放大倍數(如20X)物鏡(30)下獲得組織樣品一個位置圖像后，移動載物臺大約一個面陣相機視場距離，在前一幀視場拍攝的組織樣品位置緊鄰位置排攝下一幀圖像，一個組織樣品一般在一個方向需要約30副面陣圖像，在長度及寬度上完成掃描大致需要30*30副面陣圖像。這類方法主要優點是圖像獲取時組織樣品相對于相機是靜止的，因而圖像質量相對較高。缺點是在每一個新位置排攝圖像時，載物臺需要加速運動后減速運動到目標位置后停止，這個運動過程大概需要100毫秒時間，之后還需要等待系統完全穩定下來約50毫秒等待時間。這種走走停停、加速減速運動模式及所帶來的系統振動使得面陣掃描數字化切片方法速度低，一般需要幾百秒(幾分鐘)時間才能完成一張切片的數字化掃描過程。
技術實現思路
為解決現有技術中存在的技術問題，本專利技術提供了一種即能快速獲取切片樣品圖像，同時所獲取的圖像質量很高的全自動掃描系統及方法。本專利技術解決現有技術中的技術問題，所采用的技術方案是提供一種對顯微切片的全自動掃描系統，包括，載物臺(10)，該載物臺(10)用于放置切片樣品(12)并帶動切片樣品(12)沿X軸方向勻速地運動、沿Y軸方向移動，X、Y軸方向彼此垂直并構成水平面；照明裝置(20)，該照明裝置(20)用于對切片樣品(12)的局部或全部照亮；物鏡(30)，該物鏡(30)用于對照亮部分的切片樣品(12)進行觀察“軸控制器(40)，該Z軸控制器(40)控制物鏡(30)沿Z軸方向移動，以使物鏡(30)可觀察切片樣品(12)，Ζ軸方向沿該顯微切片的全自動掃描系統的成像光軸方向，與X、Y軸分別垂直，X，Y、Z三軸構成正交坐標系；該掃描系統還包括，掃描相機(50)，該掃描相機(50)具有滾動快門曝光模式及帶狀陣列或帶狀子陣列讀出模式，該掃描相機(50)對勻速移動的切片樣品(12)的帶狀局部區域進行連續數字成像掃描，該掃描相機(50)在滾動快門曝光模式下對前一幀圖像曝光結束前可開始對下一幀圖像進行并行曝光，該掃描相機(50)的快門滾動方向與載物臺勻速運動X方向保持一致；計算設備(60)，該計算設備(60)將連續曝光的多幀圖像拼合成一完整數字切片。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，該掃描系統還包括一存儲裝置(70)，該存儲裝置(70)與計算設備(60)電連接，并用于存儲計算設備(60)生成的完整數字切片。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，所述載物臺(10)沿第一方向X方向勻速運動的動力源是伺服電機或直流電機或壓電陶瓷電機。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，所述顯微成像系統的照明裝置(20)對切片樣品(12)的長條帶狀照明。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，該掃描系統還包括一光學聚焦裝置(80), 該掃描系統還包括一光學聚焦裝置(80)，該光學聚焦裝置(80)將來自切片樣品(12)的光路聚焦于掃描相機(50)。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，該掃描系統還包括狹縫分光裝置(90)，該狹縫分光裝置(90)包括平行于Y軸方向的狹縫(92)，以及一色散元件(94)，將來自切片樣品(12)的光路經過狹縫(92)后，透過色散元件(94)將光路沿X軸方向分散成紅光、橙光、黃光、綠光、藍光、靛光、紫光。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，該掃描系統還包括照明濾鏡裝置(100)，該照明濾鏡裝置(100)包括至少一個激發濾鏡及與之匹配的分光鏡，照明裝置(20)發出的光路經激發濾鏡過濾后，透過分光鏡并反射到切片樣品(12)，并激發切片樣品(12)使其產生熒光。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，所述掃描相機(50)是一具有滾動快門曝光模式的黑白單色相機。作為本專利技術所述掃描系統的優選方案，所述切片樣品(12)的移動速度矢量Vl乘以物鏡(30)放大倍數M后小于等于掃描相機(50)的快門滾動速度矢量V2，用公式表示為Vl = V2*K/(M*N)，其中，K為小于等于N的自然數1、2、3···，Ν為掃描相機(50)的一幀圖像行數，M為所使用成像物鏡(30)的放大倍數。本專利技術解決現有技術中存在技術問題，還提供了一種對顯微切片的全自動掃描方法，包括以下步驟步驟Α，準備樣品，S卩，將切片樣品(12)放置在載物臺(10)上，照明裝置(20)照亮切片樣品(12)的局部或全部區域；步驟B，描掃地圖，S卩，采用低倍率的物鏡(30)掃描切片樣品(12)的載體，以獲取切片樣品(12)的全景圖；步驟C，X軸方向勻速運動，SP載物臺10帶動切片樣品12開始沿掃描相機(50)的快門滾動方向即X軸方向勻速運動；步驟D，聚焦調節，S卩，移動切片樣品(12)同時Z軸控制器(40)調節物鏡(30)在Z軸方向的位置，以使切片樣品(12)位于物鏡(30)的焦平面內；步驟Ε，獲取圖像，S卩，掃描相機(50)在滾動快門曝光模式下對沿X方向勻速運動的切片樣品(12)當前帶狀區域進行掃描并生成數字化圖像；步驟F，當前帶狀區域是該帶狀區域所在X軸方向的最后一個區域嗎？如果不是，則返回步驟C，否則進入步驟G ;步驟G，當前條狀區域是該帶狀區域是所在Y軸方向的最后一個區域嗎？如果不是，則進入步驟H，否則進入步驟I ;步驟Η，Υ軸方向移動，S卩，在載物臺10停止沿X方向勻速運動的同時，帶動切片樣品(12)沿與X方向垂直的Y方向移動到下一帶狀區域，并返回步驟C ;步驟I，停止運動并輸出合成圖像，S卩，對切片樣品(12)的掃描完成，載物臺停止X、Y方向運動，計算設備60將掃描相機(50)的滾動快門所掃描的帶狀圖像拼合成切片樣品(12)的完整數字切片。作為本專利技術所述掃描方法的優選方案，該方法在步驟B之后步驟C之前，進一步包括步驟Β2，焦面建模，S卩，采用高倍率的物鏡(30)獲取切片樣品(12)上各區域的焦面位置，并建立切片樣品(12)的焦面模型。作為本專利技術所述掃描方法的優選方案，該方法在步驟I之后，進一步包括步驟J，存儲裝置(70)保存拼合成的完整數字切片以供調用查看。作為本專利技術所述掃描方法的優選方案，該方法在步驟C中，切片樣品(12)的移動速度矢量Vl與掃描相機(50)的快門滾動速度矢量V2關系為Vl = V2*K/(M*N)，其中，K為小于等于N的自然數1、2、3···，N為掃描相機(50)的一幀圖像行數，M為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對顯微切片的全自動掃描系統，包括，載物臺(10)，該載物臺(10)用于放置切片樣品(12)并帶動切片樣品(12)沿X軸方向勻速地運動、沿Y軸方向移動，X、Y軸方向彼此垂直并構成水平面；照明裝置(20)，該照明裝置(20)用于對切片樣品(12)的局部或全部照亮；物鏡(30)，該物鏡(30)用于對照亮部分的切片樣品(12)進行觀察；Z軸控制器(40)，該Z軸控制器(40)控制物鏡(30)沿Z軸方向移動，以使物鏡(30)可觀察切片樣品(12)，Z軸方向沿該顯微切片的全自動掃描系統的成像光軸方向，與X、Y軸分別垂直，X，Y、Z三軸構成正交坐標系；其特征在于，該掃描系統還包括，掃描相機(50)，該掃描相機(50)具有滾動快門曝光模式及帶狀陣列或帶狀子陣列讀出模式，該掃描相機(50)對勻速移動的切片樣品(12)的帶狀局部區域進行連續數字成像掃描，該掃描相機(50)在滾動快門曝光模式下對前一幀圖像曝光結束前可開始對下一幀圖像進行并行曝光，該掃描相機(50)的快門滾動方向與載物臺勻速運動X方向保持一致；計算設備(60)，該計算設備(60)將連續曝光的多幀圖像拼合成一完整數字切片。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：易定容，
申請(專利權)人：麥克奧迪實業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：