检测基底放置精度的方法和系统技术方案

本文描述了一种通过使用图像处理算法来测量基底(102)与该基底设置于其上的平台(104)之间的对准的方法和系统。这些算法自动检测数字图像(100)中显微镜载玻片和该平台(106和108)的边缘(112和114)。该平台的图像中的基准线图案(110)可用于基于该图像中的基准线图案的计算位置来检测平台边缘(106和108)。

Method and System for Measuring Base Placement Accuracy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测基底放置精度的方法和系统相关申请的交叉引用本公开要求2016年11月18日提交的美国临时专利申请第62/423,859号的权益和优先权，其内容通过引用结合于此。
公开了一种用于检测基底放置精度的方法和系统，特别是用于检测自动载玻片染色仪器和载玻片成像仪器中显微镜载玻片的放置精度的方法和系统。
技术介绍
将基底不一致地放置在用于自动化处理的平台上会导致基底的不一致处理，特别是当试剂施加到基底上取决于基底位置，以确保试剂被施加到正确的一个或多个位置，并且试剂保持在那里或者被适当地传送走。例如，当承载生物样品的显微镜载玻片被处理用于显微镜分析时，显微镜载玻片在载玻片染色平台(例如加热元件或处理室)上或载玻片染色平台中的不正确定位可能导致流体分配和移除错误，或者流体从样品中流出(例如通过芯吸)。如果在染色方案的步骤之间没有正确地移除试剂，或者在特定步骤中试剂没有与样品接触，则整个染色方案可能会被改变，使得病理学家无法读取载玻片。基底放置很重要的另一种情况是显微镜载玻片被放置在平台(例如载物台)上，用于对其上放置的经染色的生物样品成像。无论哪种情况，不正确的定位都可能导致不一致或无效的分析结果。
技术实现思路
公开了一种用于测量基底和该基底放置于其上的平台之间的对准的自动化方法和系统。在一个实施方案中，承载生物样品的透明玻璃显微镜载玻片被放置在用于一个或多个载玻片处理操作的处理平台上。例如，基于载玻片的成像特征和支撑该载玻片的载玻片处理平台的特征的图像，通过将从该图像中提取的特征与预定截断值进行比较，可以检测载玻片未对准状况。如果该状况超过或低于该截断值，则视情况而定，检测到错误。检测到的错误可以传送给用户和/或该载玻片可以自动重新定位和重新测量以进行对准。对准检测和载玻片重新定位和重新测量过程可以重复一次或多次，例如，在指示故障并且过程/系统暂停以进行检查和/或修复之前，重复预定次数。在一个更具体的实施方案中，载玻片处理平台的图像的至少一部分是透过诸如玻璃或塑料显微镜载玻片的透明基底获得的。在一个甚至更具体的实施方案中，该载玻片处理平台包括至少一个已知长度和/或取向的特征，该特征可以透过该基底成像，并且可以根据该特征计算载玻片对准状况。本文所述的任何特征或特征组合都包括在用于检测医疗器械载玻片放置精度的方法的范围内，只要包括在任何这种组合中的特征不相互矛盾，这从上下文、本说明书和本领域普通技术人员的知识中是显而易见的。在以下具体实施方案部分和权利要求书中，所述用于检测医疗器械载玻片放置精度的方法的其他优点和方面是显而易见的。在一些实施方案中，平台由水平边缘和竖直边缘组成，显微镜载玻片由连接形成直角拐角的载玻片水平边缘和载玻片竖直边缘组成。平台进一步包括基准线图案，该基准线图案连接平台的竖直和水平边缘，使得显微镜载玻片的直角拐角延伸超过该基准线图案。从图像分析的角度来看，平台图像中潜在的照明变化可能导致强度变化。一种简单的基于阈值的方法不能定位前述的边缘对。所公开的基于图像分析的解决方案在捕获载玻片边缘的同时正确识别基准线图案。检测基准线图案有助于图像分析解决方案的其余部分，其中代表平台边缘的水平线和竖直线可以随后基于基准线段的初始计算位置被精确地确定。如果检测到未对准，则通知用户。实验结果表明，检测到的水平和竖直边缘与视觉检测得到的线条非常接近。还公开了一种用于检测放置在平台(如加热或冷却平台)上的基底(如显微镜载玻片)的未对准的系统和用于自动将载玻片放置在该平台上的载玻片放置机构。附图说明通过结合附图考虑以下具体实施方式部分，用于检测医疗器械载玻片放置精度的方法的特征和优点将变得显而易见，其中：图1A显示了载玻片放置图像。图1B显示了放大的载玻片放置图像，以显示基准线图案与图像的x-y坐标平面的正x轴形成的角度θ。图2是反转灰度图像的图像，其中斜角线段和其他显著的水平和竖直线显示为白色，即对应的像素幅度(强度)高，而它们在原始RGB图像中显示为黑色(即灰度值接近零)。图3示出了根据本文描述的案例1的斜角线段的检测(A)。图4示出了如本文所述的案例1的斜角线段(A)的裁剪图像，其中算法对图像进行裁剪以验证斜角线段被正确选择。图5示出了示例性成本函数矩阵的图像，其中行指示斜角线段的最左侧位置的最佳行索引的不同起始位置，而列指示最左侧位置的最佳列索引的不同位置。该图在MATLAB中以“colormapjet”表示，其中蓝色表示较低的像素幅度，红色表示较高的值。图6示出了根据公开实施方案的竖直线段的转置图像，其中在面板(A)中示出了转置线段的原始图像，在面板(B)中候选线被示出叠加在转置线段图像上。图7示出了根据公开实施方案的倾斜竖直线段的转置图像，其中在面板(A)中示出了转置线段的原始图像，在面板(B)中候选线被示出叠加在转置线段图像上。图8示出了平台(B)的水平线段和显微镜载玻片(B)的水平线段的检测和高亮显示，其中线段之间的最短距离可以从线段终止处的图像的左边缘确定。图9A示出了载玻片检测系统的实施方案。图9B示出了载玻片检测和对准系统的实施方案。具体实施方式在随后的示例性实施方案中描述了所公开的系统和方法的其他特征和方面。现在参考图1A和图1B，在一个方面，公开了一种检测显微镜载玻片(102)和该显微镜载玻片(102)放置于其上的平台(104)之间的未对准状况的方法。在一个实施方案中，该方法包括在包括该显微镜载玻片(102)的至少一部分和该平台(104)的至少一部分的图像中识别平台特征(110)；(b)在该图像中识别该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)，其中通过识别该平台特征(110)的第一基准点(118)来辅助识别该图像中的该平台的第一边缘(106)；(c)计算该图像中该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)之间的第一距离的值，其中如果该第一距离的值位于第一预定值范围之外，则检测到该显微镜载玻片(102)和该平台(104)之间的未对准状况。在具体实施方案中，该方法进一步包括(a)在该图像中识别该平台(104)的第二边缘(108)和该显微镜载玻片(102)的第二边缘(114)，其中通过识别该平台特征(110)的第二基准点(120)来辅助识别该图像中的该平台的第二边缘(108)；以及，(b)计算作为该平台(104)的第二边缘(108)和该显微镜载玻片的第二边缘(114)之间最短距离的第二距离的值，其中如果该第一距离的值位于该第一预定值范围之外，或者如果该第二距离的值位于第二预定值范围之外，则检测到该显微镜载玻片(102)和该平台(104)之间的未对准状况。在另一具体实施方案中，该方法进一步包括将图像转换成灰度图像(例如，参见图2至图4以及图6至图8)，以辅助检测平台特征(110)、平台的第一边缘(106)、平台的第二边缘(108)、显微镜载玻片的第一边缘(112)和显微镜载玻片的第二边缘(114)中的一个或多个。在又一具体实施方案中，该平台特征(110)位于图像帧中，使得其与该图像的x-y坐标平面的x轴形成已知的角度(参见图1B)。在其他具体实施方案中，该平台特征(110)具有已知的长度。在又其他的具体实施方案中，该平台特征(110)透过该显微镜载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测显微镜载玻片(102)与该显微镜载玻片(102)放置于其上的平台(104)之间的未对准状况的方法，该方法包括：(a)在包括该显微镜载玻片(102)的至少一部分和该平台(104)的至少一部分的图像中识别平台特征(110)；(b)在该图像中识别该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)，其中通过识别该平台特征(110)的第一基准点(118)来辅助识别该图像中的该平台的第一边缘(106)；以及，(c)计算该图像中该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)之间的第一距离的值，其中如果该第一距离的值位于第一预定值范围之外，则检测到该显微镜载玻片(102)与该平台(104)之间的未对准状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.18 US 62/423,8591.一种检测显微镜载玻片(102)与该显微镜载玻片(102)放置于其上的平台(104)之间的未对准状况的方法，该方法包括：(a)在包括该显微镜载玻片(102)的至少一部分和该平台(104)的至少一部分的图像中识别平台特征(110)；(b)在该图像中识别该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)，其中通过识别该平台特征(110)的第一基准点(118)来辅助识别该图像中的该平台的第一边缘(106)；以及，(c)计算该图像中该平台的第一边缘(106)和该显微镜载玻片的第一边缘(112)之间的第一距离的值，其中如果该第一距离的值位于第一预定值范围之外，则检测到该显微镜载玻片(102)与该平台(104)之间的未对准状况。2.权利要求1的方法，其进一步包括：(a)在该图像中识别该平台(104)的第二边缘(108)和该显微镜载玻片(102)的第二边缘(114)，其中通过识别该平台特征(110)的第二基准点(120)来辅助识别该图像中的该平台的第二边缘(108)；以及，(b)计算作为该平台(104)的第二边缘(108)与该显微镜载玻片的第二边缘(114)之间最短距离的第二距离的值，其中如果该第一距离的值位于该第一预定值范围之外，或者如果该第二距离的值位于第二预定值范围之外，则检测到该显微镜载玻片(102)与该平台(104)之间的未对准状况。3.权利要求1和2中任一项的方法，其中该图像包括灰度图像。4.权利要求1至3中任一项的方法，其中该平台特征(110)位于图像帧中，使得其与该图像的x-y坐标平面的x轴形成已知的角度。5.权利要求1至4中任一项的方法，其中该平台特征(110)具有已知的长度。6.权利要求1至5中任一项的方法，其中该平台特征(110)透过该显微镜载玻片成像。7.权利要求1至6中任一项的方法，其中识别该平台特征(110)、该平台的第一边缘(106)、该平台的第二边缘(108)、该显微镜载玻片的第一边缘(112)、和该显微镜载玻片的第二边缘(114)中的一个或多个包括从潜在的一组线段中选择线段来表示该平台特征(110)、该平台的第一边缘(106)、该平台的第二边缘(108)、该显微镜载玻片的第一边缘(112)和该显微镜载玻片的第二边缘(114)中的一个或多个。8.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·萨卡尔，C·西梅，
申请(专利权)人：文塔纳医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US