用于多维数据的图像分析的系统和方法技术方案

一种用于分析多维图像的系统和方法包括高内涵成像系统，所述高内涵图像系统包括图像捕获装置。图像获取模块接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的一系列图像，并且所述一系列图像包括一系列图像平面。人机界面模块从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。具有并行操作的多个处理器的图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多维数据的图像分析的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月9日提交的美国申请序列号为No.15/019,411的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本主题涉及高内涵成像系统，且更具体地，涉及分析使用这种系统生成的多维数据的系统。
技术介绍
高内涵成像系统(HCIS)可用于获得生物样本的显微镜图像。这样的图像可以包括针对背景场的多个细胞。进一步的，HCIS可用于获得生物样本的一系列显微镜图像，其中，例如，使用不同的焦点获得每个图像。可以组合这样的系列的显微镜图像以形成生物样本的三维视图。还可以分析这样的系列的显微镜图像以分割和识别每个这样的图像中的与特定细胞相关联的一部分。然后，这种部分可被组合以形成该特定细胞的三维视图，进一步被分析以识别该三维细胞体内的细胞器，和/或生成该三维细胞体和/或其中的细胞器的三维统计。研究人员可能想要获得显微镜图像或一系列显微镜图像中存在的细胞的统计。这样的统计可以包括有多少特定细胞类型的细胞呈现在图像中的计数，这种细胞的大小(例如，尺寸、体积、和表面积)的范围，这种细胞的大小的平均值、中值、和众数(mode)，细胞在多大程度上符合特定形状(例如，球形)，等等。进一步地，可以分析这些图像以识别在这样的图像中识别的细胞内的细胞器，并且还可以开发这种细胞器的统计。在能够计算任何此类统计之前，显微镜图像中的细胞必须从背景中分割，并且还从显微镜图像中存在的任何碎片分割。交互式图像分析系统可用于指定图像分析步骤的顺序并且为每个步骤指定参数。图像分析步骤的示例包括：例如，选择使用特定照明源捕获的图像、为该图像设置阈值、以及将一个或多个滤波器应用于该图像。示例滤波器可以包括反锐化掩模、平滑滤波器等。在指定了所述图像分析步骤的顺序和相应参数之后，可以对应用指定图像分析步骤时产生的图像进行测量。这种测量包括对存在于产生的图像中的不同类型的对象(例如，细胞或细胞的组分)的计数。Cohen等人的题为“IMAGEPROCESSINGSYSTEMPROVIDINGSELECTIVEARRANGEMENTANDCONFIGURATIONFORANIMAGEANALYSISSEQUENCE”的美国专利No.8,577,079描述了一种这样的计算机实现的系统，其用于使用多个处理操作处理所选图像或一系列图像。该专利的全部内容通过引用并入本文。
技术实现思路
根据一个方面，一种用于分析多维图像的系统包括具有图像捕获装置的高内涵成像系统。图像获取模块接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，并且所述第一系列图像包括图像平面序列。人机界面模块从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。具有并行操作的多个处理器的图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。根据另一个方面，一种用于分析多维图像的方法包括接收由高内涵成像系统的图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，其中所述第一系列图像包括图像平面序列。所述方法还包括以下步骤：从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定、根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像、和根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像。所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面。所述方法还包括以下步骤：在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。考虑到以下详细描述和附图，其他方面和优点将变得显而易见，其中在整个说明书中相同的附图标记表示相同的结构。附图说明图1是根据本公开的高内涵成像系统的框图；图2是用于分析使用图1的高内涵成像系统捕获的多维图像的图像分析系统的框图；图3A至图3C是由图2的图像分析系统显示的画面；图4是由图2的图像分析系统的图像分析模块进行的处理的流程图；图5是图2的图像分析系统的图像分析模块的实施例的框图；图6A是由图2的图像分析系统显示的画面的一部分，其允许指定图像分析步骤；图6B是由图像分析模块根据图6A的画面指定的图像分析步骤生成的示例图像；和图6C是由图像分析模块根据图6A的画面指定的图像分析步骤生成的示例测量表。具体实施方式参考图1，对于本领域技术人员显而易见的是，HCIS100可包括X-Y平台102、一个或多个物镜104、一个或多个照明源106、一个或多个滤波器108、图像捕获装置110、以及控制器112。HCIS100还可以包括一个或多个反射镜114，其将光从照明源106引导到可以布置在X-Y平台102上的样本托盘116，并且将光从这种样本托盘116引导到图像捕获装置110。通常，样本托盘116包括多个孔118，并且待由HCIS100成像的样本(例如，生物细胞)可布置在每个这样的孔118中。尽管图1示出来自照明源106的光从样本托盘116反射到达图像捕获装置110，但是应该显而易见的是，可以使用附加的反射镜(未示出)使得来自于照明源106的光透射通过样本托盘116并被朝向图像捕获装置110引导。进一步地，应该显而易见的是，在一些情况下，来自于照明源106的照明可以对成像样本托盘116中的样本不是必要的(例如，如果样本发光或者如果样本包含放射性成分)。在一些实施例中，来自于照明源的光可以透射通过样本托盘116中的样本，并且样本折射和/或吸收透射光以产生被成像的光。在操作期间，可以手动或用机器人将样本托盘116放置在X-Y平台102上。此外，控制器112可以将HCIS100配置为使用特定物镜104、由照明源106产生的照明、和/或滤波器108的组合。例如，控制器112可以操作定位装置(未示出)以将选择的物镜104以及可选地将选择的滤波器108放置在样本托盘116和图像捕获装置110之间的光路中。控制器112还可以引导照明源106以特定波长的光照射样本托盘116。样本托盘116中的样本可含有发荧光的分子，其或者是天然存在的分子，或者是由于处理而在样本内产生或存在的分子。照射样本的波长可以是与这种荧光分子相关联的激发波长，并且成像捕获装置将仅捕获这种荧光材料的发射光谱。可以顺序地或同时使用一个或多个波长来照射相同的样本并产生图像。为了获得不同焦点位置处的一系列图像，控制器112操作聚焦机构120，使得图像捕获装置110可以获得布置在样本托盘116中的样本在每个这样的焦点位置处的对焦图像。参考图2，用于指定用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析多维图像的系统，包括：高内涵成像系统，其中所述高内涵图像系统包括图像捕获装置；图像获取模块，其接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，其中所述第一系列图像包括一系列图像平面；人机界面模块，其从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定，其中所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面；图像分析模块，其包括并行操作的多个处理器，所述图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像；并且其中，所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 US 15/019,4111.一种用于分析多维图像的系统，包括：高内涵成像系统，其中所述高内涵图像系统包括图像捕获装置；图像获取模块，其接收由所述图像捕获装置捕获的生物样本的第一系列图像，其中所述第一系列图像包括一系列图像平面；人机界面模块，其从用户计算机接收第一图像分析步骤和第二图像分析步骤的指定，其中所述第一图像分析步骤指定第一图像处理操作，所述第一图像处理操作根据一系列图像的至少另一个图像平面来处理该系列图像的图像平面，且所述第二图像分析步骤指定第二图像处理操作，所述第二图像处理操作独立于一系列图像的其他图像平面来处理该系列的每个图像平面；图像分析模块，其包括并行操作的多个处理器，所述图像分析模块根据所述第一图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第一输出系列图像，并根据第二图像处理步骤来处理所述第一系列图像以生成第二输出系列图像；并且其中，所述人机界面模块在与所述用户计算机相关联的显示器上显示所述第一输出系列图像的至少一个图像平面和所述第二输出系列图像的至少一个图像平面。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个处理器根据所述第二图像分析步骤并行处理所述第一系列图像的每个图像平面，以生成所述第二输出系列图像。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述人机界面模块接收第三图像分析步骤的指定，其中所述第三图像分析步骤指定对所述第二图像处理步骤的输出的第三图像处理操作，并且其中所述图像分析模块在进行所述第三图像分析步骤之前生成所述第二输出系列图像。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述人机界面模块显示所述第一输出系列图像，此后接收所述第一图像分析步骤的指定的参数的变化，并且所述图像分析模块根据所述第一图像分析步骤的指定和变化的参数处理所述第一系列图像，以生成更新的第一输出系列图像。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像获取模块接收所述生物样本的第二系列图像，并且所述人机界面模块接收第三图像分析步骤的指定，其中在不同的照明条件下获取所述第一系列图像和所述第二系列图像，并且所述第三图像分析步骤指定具有作为输入的所述第一系列图像、所述第二系列图像、和所述第一输出系列图像的图像处理操作。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述图像处理模块根据所述第三图像分析步骤将所述第一输出系列图像作为掩模应用于所述第一系列图像以生成第一掩蔽系列图像，并将所述第一输出系列图像作为掩模应用于所述第二系列图像以生成第二掩蔽系列图像，并且组合所述第一掩蔽系列图像和所述第二掩蔽系列图像以生成第三输出系列图像。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第三输出系列图像识别所述生物样本的对象和所述生物样本的子对象中的至少一个。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述图像处理模块接收第四图像分析步骤的指定，并且所述图像处理模块根据所述第四图像分析步骤测量所述生物样本中的对象的体积、对所述对象的形状进行分类、测量所述对象与另一对象之间的三维距离、测量所述对象的中心和与所述对象相关联的子对象之间的距离、并测量所述子对象与另一与所述对象相关联的子对象之间的距离。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一图像处理步骤指定进行以下各项之一：将三维滤波器应用于所述第一系列图像、将掩模应用于所述第一系列图像的每个图像平面、从所述第一系列图像生成对象映射、识别跨越所述第一系列图像的多个图像平面的第一对象的像素，以三维方式裁剪所述第一系列图像、以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿夫鲁·科恩，洪迪慧，史帝文·卢克，
申请(专利权)人：分子装置有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US