大视场光学显微图像成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大视场光学显微图像成像装置及方法，两个光学显微成像通路分别用于获取成像物体和参照标板的光学显微图像，利用第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像计算对应位置的第一成像通路获取成像物体的光学显微图像的像素坐标，合成所述成像物体的大视场显微图像；能够形成鲁棒的大视场光学显微图像的快速成像能力，其成像结果的正确性和实时性不受成像物体表面形貌特征和所选择的成像模态影响，满足生命科学等领域对不同模态下物体的大视场快速光学显微成像需求。

【技术实现步骤摘要】
大视场光学显微图像成像装置及方法
本专利技术涉及图片处理邻域，具体涉及大视场的光学显微图像成像装置及方法。
技术介绍
光学显微镜作为一种观察样品表面微观物貌的仪器设备，具有放大范围广、分辨率高等优点；但由于其成像视场有限，对于大目标场景，如生物组织光学显微成像和集成电路芯片的光学显微成像，则需要通过图像拼接的方式，将成像设备采集的多幅部分重叠的图像合成为一幅大幅面的高分辨率图像。现有技术中，通过图像拼接的方式获得大视场光学显微图像，要求光学显微图像在拼接区域具有区分度高的纹理特征。如果相邻图像在重叠区域处没有明显的可以用来进行匹配的特征，如图1所示，或是相邻图像在重叠区域处用来匹配的特征具有高度相似性，如图2所示，容易造成误匹配。此外，对于生物组织的荧光图像，由于荧光信号较为微弱，图像中大部分区域没有区分度高的纹理信息，一般采用在完成荧光成像后，通过原位切换成像模块，再完成明场图像的成像的方法，如图3所示；但这种增加了成像时间以及进行自动化成像的难度，不适于应用。因此，研发一种可适用于不同成像模态，且能够具有高度自动化能力的、鲁棒的快速大视场光学显微图像成像装置及方法十分必要。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决不同成像模态下光学显微镜获得大视场显微图像的鲁棒性和实时性问题，提供一种大视场光学显微图像成像装置、方法及服务器。本专利技术一方面提供一种大视场光学显微图像成像装置，所述装置包括：第一成像通路：用于获取成像物体的光学显微图像；第二成像通路：用于获取参照标板的光学显微图像；载物位移台：用于同步移动所述成像物体与所述参照标板；数据处理装置：用于根据第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像计算对应位置的第一成像通路获取成像物体的光学显微图像的像素坐标，合成所述成像物体的大视场显微图像。进一步优选的，所述数据处理装置包括：匹配模块：用于将第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像与参照标板全图的预设范围匹配；计算模块，用于根据模板匹配算法计算对应位置成像物体的像素坐标；合成模块：用于利用像素坐标合成大视场显微图像。进一步优选的，所述数据处理装置还包括：拼接模块，用于将参照标板的光学显微图像拼接为参照标板的全图。进一步优选的，所述第一成像通路与所述第二成像通路的相对位置固定。进一步优选的，在一个实施例中，所述第一成像通路与第二成像通路为相同的成像装置，所述成像装置包括：图像控制器、目镜、镜筒及物镜。进一步优选的，所述第一成像通路为明场成像、暗场成像或荧光成像中的任意一种；所述第二成像通路为明场成像。作为本专利技术的又一方面，提供一种大视场光学显微图像成像方法，所述方法包括：同步移动成像物体与参照标板到预设位置；获取成像物体的光学显微图像与参照标板的光学显微图像；根据参照标板的光学显微图像计算对应位置的成像物体的光学显微图像的像素坐标；合成所述成像物体的大视场显微图像。进一步优选的，所述同步移动成像物体与参照标板到预设位置的方法包括：设定成像物体的成像区域；计算覆盖成像区域的图像及所述覆盖成像区域的图像对应的位置；按照对应的位置同步移动所述成像物体与参照标板。进一步优选的，根据参照标板的光学显微图像计算对应位置的成像物体的光学显微图像的像素坐标的方法包括：将所述参照标板的光学显微图像与参照标板全图的预设范围进行模板匹配，获得参照标板的光学显微图像的像素坐标；所述参照标板的光学显微图像的像素坐标与对应位置的成像物体的光学显微图像的像素坐标相同。本专利技术的第三方面提供一种服务器，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一大视场光学显微图像成像的方法。本专利技术实施例至少实现了如下技术效果：本专利技术通过双成像通路同步对成像物体与参照标板成像，通过参照标板确定成像物体成像位置的像素坐标，使其成像物体的成像结果不受成像物体表面形貌特征和所选择的成像模态影响，具有非常高的准确性和实时性；能够形成鲁棒的大视场光学显微图像的快速成像能力，满足生命科学等领域对不同模态下物体的大视场快速光学显微成像需求。附图说明图1为现有技术中目标场景存在空白区域的示意图；图2为现有技术中目标场景存在重复性结构的示意图；图3为现有技术中具有相同视场的荧光图像和明场图像；图4是本专利技术一实施例的大视场光学显微图像成像装置示意图；图5是覆盖成像物体所需要的图像及其成像位置的示意图；图6是本专利技术一实施例的数据处理装置的示意图；图7是本专利技术一实施例成像方法流程图。图8是本专利技术一实施例中移动成像物体与参照标板到预设位置的方法示流程图；图9是本专利技术一实施例中大视场光学显微图像成像的具体方法流程图。具体实施方式下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。当目标场景存在空白区域时，相邻两幅图像的重叠区域则没有可以用来进行匹配的特征，如图1；当目标场景存在重复性结构区域时，相邻两幅图像在重叠区域处用来匹配的特征具有高度相似性，如图2；当生物组织的图像为荧光图像，则会没有区分度高的纹理信息，如图3；在以上几种或者更多情况下，很容易造成图像的误匹配，影响大视场光学显示图像的拼接。本专利技术提供一种大视场光学显微图像成像装置，如图4，所述装置包括：第一成像通路1：用于获取成像物体5的光学显微图像；第二成像通路2：用于获取参照标板6的光学显微图像；载物位移台3：用于同步移动所述成像物体5与所述参照标板6；数据处理装置4：用于根据第二成像通路2获取的参照标板6的光学显微图像计算对应位置的第一成像通路1获取成像物体5的光学显微图像的像素坐标，合成所述成像物体的大视场显微图像。所述装置中的第一成像通路1与第二成像通路2为光学显微图像采集装置，在光学显微图像采集过程中，光学显微装置中的显微镜固定在载物位移台3的上方，光学显微镜的光轴与拍摄物体表面垂直，载物位移台3在二维平面内移动，其中，成像物体5与参照标板6同步移动，其具体的移动顺序及位置根据预先设定好的路径及位置确定，覆盖成像物体所需要的图像及其成像位置可以如图5所示，根据成像物体获得每张光学显微图像7最终合成成像物体的大视场显微图像8；本方法有效克服普通成像设备在视场上的局限性，获得比单幅图像更高的分辨率和更大的视场范围。其中，第一、第二成像通路均指一套完整的成像装置，能够获取目标物体的显微图像，可以购买商用设备，也可以自行搭建。在所述成像装置中也可以包括不止一个第一成像通路1或第二成像通路2，例如，可以包括多个第一成像通路1，同时对多个成像物体5进行采集图像及大视场显微图像的合成。所述数据处理装置4可以是计算机，也可以是其他具有对应功能的计算装置、图像处理装置或智能设备，第一成像通路1及第二成像通路2通过电连接将采集的光学显微图像传输到所述数据处理装置3。所述参照标板6具有明显的区分度高的纹理特征，保证拼接的准确性，可以预先获得整个参照标板6的显微图像，通过拼接的方式，得到参照标板6的全图；也可以通过采购或其他形式直接获得参照标板6的全图。参照标板6可以购买，其全图可以自行定制，也可以利用已有参照标板6的全图。所述载物位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大视场光学显微图像成像装置，其特征在于，所述装置包括：第一成像通路：用于获取成像物体的光学显微图像；第二成像通路：用于获取参照标板的光学显微图像；载物位移台：用于同步移动所述成像物体与所述参照标板；数据处理装置：用于根据第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像计算对应位置的第一成像通路获取成像物体的光学显微图像的像素坐标，合成所述成像物体的大视场显微图像。

【技术特征摘要】
1.一种大视场光学显微图像成像装置，其特征在于，所述装置包括：第一成像通路：用于获取成像物体的光学显微图像；第二成像通路：用于获取参照标板的光学显微图像；载物位移台：用于同步移动所述成像物体与所述参照标板；数据处理装置：用于根据第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像计算对应位置的第一成像通路获取成像物体的光学显微图像的像素坐标，合成所述成像物体的大视场显微图像。2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述数据处理装置包括：匹配模块：用于将第二成像通路获取的参照标板的光学显微图像与参照标板全图的预设范围匹配；计算模块，用于根据模板匹配算法计算对应位置成像物体的像素坐标；合成模块：用于利用像素坐标合成大视场显微图像。3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述数据处理装置还包括：拼接模块，用于将参照标板的光学显微图像拼接为参照标板的全图。4.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一成像通路与所述第二成像通路的相对位置固定。5.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一成像通路与第二成像通路为相同的成像装置，所述成像装置包括：图像控制器、目镜、镜筒及物镜。6.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一成像通路为明场成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，韩华，沈丽君，马宏图，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11