一种快速获取生物组织图像数据的方法技术

本发明专利技术提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，包括：S100将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；S200对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；S300在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；S400对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。本发明专利技术使荧光显微成像装置长时间稳定工作，同时在荧光显微成像装置中加入双向扫描功能与自动修正成像范围功能，提升荧光显微成像装置获取生物组织图像数据的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物组织样本成像
，更具体地，涉及一种快速获取生物组织图像数据的方法。
技术介绍
目前对生物组织样品进行高分辨率显微成像的装置有了一定的发展，能够以轴向1μm的分辨率获取生物组织样品的组织信息。对于基于时间延时积分相机的荧光显微切片成像装置同样可以获取超微精细结构，其轴向的分辨率可轻松达到1μm。由于当前荧光显微成像装置是应用于生物组织样本精细成像，分辨率通常需要达到0.3*0.3*1μm，故对于生物组织样本成像速度慢且周期长。并且在对生物组织样本成像过程中，每一层面的成像范围都是一样的，即以一个立方体的方式对整个生物组织样本进行成像，但是生物组织样本在轴向不同位置，冠状面的大小还是比较明显，所以以立方体的方式对生物组织样本进行成像会有大量的时间和存储空间被应用于无效图像，降低了整个成像速度。以对小鼠全脑组织进行成像为例，小鼠鼠脑轴向大小10mm左右，以轴向1微米的分辨率进行成像，则需要获取10000个冠状面的图像，粗略估计需要10天的时间。在长时间成像过程中，硬件系统即TDI-CCD，数据采集卡，触发电路等不能保证完全正常的工作，一旦其中一个部分出现故障，则会导致荧光显微成像装置丢失图像，从而导致整个荧光显微成像装置处于暂停状态，需要进行人为干预，才能使荧光显微成像装置对生物组织样本继续成像。同样，基于时间延时积分相机的荧光显微切片成像装置对小鼠全脑成像也需要10天的时间，这个成像周期较长且硬件部分很有可能会出现小故障，这会在一定程度上减缓了科学研究的进展。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，其目的在于对荧光显微成像装置中的硬件系统的不稳定性造成的图像丢失的故障进行自动处理，使荧光显微成像装置长时间稳定工作，同时在荧光显微成像装置中加入双向扫描功能与自动修正成像范围功能，提升荧光显微成像装置获取生物组织图像数据的速度。本专利技术提供了一种快速获取生物组织图像数据的方法，包括下述步骤：S100：将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；S200：对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；S300：在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴方向运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；S400：对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。本专利技术为了实现快速获取生物组织图像数据的目的，在荧光显微成像装置基本成像过程中加入了自动处理图像丢失故障的功能，提高了显微成像装置的稳定性，还使用TDI-CCD双向扫描成像的特性，提高了显微成像装置整体的成像速度，同时还在成像过程中加入了实时自动修正成像范围的功能，使得整个显微成像装置以最小的成像范围多生物组织样本进行成像。更进一步地，步骤S200具体为：S201：对当前时刻生物组织样本的冠状面图像数据进行均值滤波处理后获得滤波图像；S202：将所述滤波图像中每个像素点的灰度值按从小到大的顺序进行排列，并将前一半的灰度值取平均得到均值M，将均值M乘以倍数N得到冠状面图像的阈值T；S203：采用阈值T对所述滤波图像进行二值化处理，获得二值化图像；S204：对所述二值化图像进行腐蚀处理获得腐蚀后的腐蚀图像；S205：对腐蚀后的腐蚀图像进行取轮廓处理获得第一矩形框。S206：将所述第一矩形框与当前成像范围进行比较，计算第一矩形框的大小，并在X轴方向两端分别加上0.5mm，在Y轴方向的两端分别加上0.3mm得到第二矩形框，所述第二矩形框所在的实际位置即为修正后的最优的成像范围。本专利技术的自动修正成像范围功能部分，是基于图像处理的自适应的修正生物组织样本的成像范围。由于生物组织样本的冠状面在其不同位置形状差异较大，荧光显微成像装置在整个成像过程中使用同一个成像范围进行成像，则该成像范围必须包含生物组织样本轴向最大的冠状面，使生物组织样本轴向其他冠状面也以该成像范围成像而浪费大量的时间；或者在荧光显微成像装置的成像过程中手动的修正成像范围，但生物组织样本轴向冠状面差异并不规则，需要大量的人为干预。故采用自动修正成像范围不仅可保证在成像过程中生物组织样本自适应的处于成像范围中，还可极大的减少人为干预，并减少人为操作失误风险。更进一步地，在步骤S201中，以3*3的模版对冠状面图像做均值滤波操作20次后获得所述滤波图像；在步骤S204中，以5*5的矩形模版进行10次腐蚀操作后获得所述腐蚀图像。更进一步地，在步骤S300中，所述双向扫描具体为：S301：设置触发窗口信息；S302：通过给TDI-CCD施加第一电平控制信号，使得TDI-CCD实现正向扫描；S303：根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴正向移动，并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿正向扫描方向实现曝光成像；S304：通过给TDI-CCD施加与所述第一电平控制信号的方向相反的第二电平控制信号，使得TDI-CCD能够实现反向扫描；S305：根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴反向移动；并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿反向扫描方向实现曝光成像。本专利技术的双向线扫描成像部分，是基于TDI-CCD的双向扫描成像特性，通过外部触发控制TDI-CCD的积分方向，同时需要对三维精密移动控制平台编程实现其沿X轴正向移动和沿X轴反向移动时都能快速有序的给出触发脉冲。更进一步地，在步骤S301中，所述触发窗口信息包括：触发信号频率，触发窗口起始位置及触发窗口行程；所述触发信号频率f0＝v0/s0，其中v0为三维精密移动控制平台的移动速度，s0为三维精密移动控制平台的触发距离。更进一步地，所述触发信号频率小于50kHz。更进一步地，在步骤S400中，所述图像丢失故障处理具体为：S401：在高速显微成像系统中，实时获取图像的间隔时间；S402：判断所述间隔时间是否大于等于设定的时间阈值T0，若是，则进入步骤S403，若否，则返回至步骤S401；S403：获得出现故障位置的高速显微成像系统中三维精密移动控制平台的状态参数；S404：根据所述状态参数计算高速显微成像系统当前成像冠状面的初始点信息，并根据初始点信息控制高速显微成像系统中三维精密移动控制平台移动到当前冠状面的初始点坐标位置，开始重新对该冠状面进行成像。本专利技术的图像丢失故障是由于TDI-CCD或数据采集卡或三维精密移动控制平台等硬件系统长时间工作中不能完全处于稳定的工作状态而出现的硬件基本故障，这种硬件基本故障会造成荧光显微成像装置处于丢失图像的状态。一旦出现图像丢失故障会导致荧光显微成像装置处于停止成像的状态，必须进行人为干预，才能使荧光显微成像装置继续对生物组织样本成像。在荧光显微成像装置成像中加入自动处理图像丢失故障功能，可使荧光显微成像装置进行高速成像且能自动处理图像丢失故障，使得整个显微成像装置可长时间稳定成像，并可将成像速度提高近一倍。更进一步地，在步骤S402中，所述时间阈值T0为20s。更进一步地，在步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速获取生物组织图像数据的方法，其特征在于，包括下述步骤：S100：将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；S200：对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；S300：在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；S400：对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。

【技术特征摘要】
1.一种快速获取生物组织图像数据的方法，其特征在于，包括下述步骤：S100：将生物组织样本分成S0个条带，分别对S0个条带进行扫描成像，若当前成像扫描的条带数S1小于S0，则获得生物组织样本的冠状面图像数据，并进入步骤S200，若当前成像扫描的条带数S1不小于S0，则进入步骤S300；S200：对当前生物组织样本的冠状面图像进行自动修正成像范围处理，获取最优的成像范围；S300：在最优的成像范围内，通过控制平台沿X轴运动并给出触发信号实现双向扫描，并实时采集图像；S400：对采集的图像进行图像丢失故障处理后获得生物组织图像数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200具体为：S201：对当前时刻生物组织样本的冠状面图像数据进行均值滤波处理后获得滤波图像；S202：将所述滤波图像中每个像素点的灰度值按从小到大的顺序进行排列，并将前一半的灰度值取平均得到均值M，将均值M乘以倍数N得到冠状面图像的阈值T；S203：采用阈值T对所述滤波图像进行二值化处理，获得二值化图像；S204：对所述二值化图像进行腐蚀处理获得腐蚀后的腐蚀图像；S205：对腐蚀后的腐蚀图像进行取轮廓处理获得第一矩形框。S206：将所述第一矩形框与当前成像范围进行比较，计算第一矩形框的大小，并在X轴方向两端分别加上0.5mm，在Y轴方向两端分别加上0.3mm得到第二矩形框，所述第二矩形框所在的实际位置即为修正后的最优的成像范围。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S201中，以3*3的模版对冠状面图像做均值滤波操作20次后获得所述滤波图像；在步骤S204中，以5*5的矩形模版进行10次腐蚀操作后获得所述腐蚀图像。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S300中，所述双向扫描具体为：S301：设置触发窗口信息；S302：通过给TDI-CCD施加第一电平控制信号，使得TDI-CCD实现正向扫描；S303：根据所述触发窗口信息控制三维精密移动控制平台沿X轴正向移动，并根据三维精密移动控制平台的移动位置给出触发信号控制TDI-CCD沿正向扫描方向实现曝光成像；S304：通过给TDI-CCD施加与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓华，龚辉，白柯，贾瑶，曾绍群，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42