三维显微镜图像的分割的系统和方法技术方案

一种分割从高内涵成像系统的图像捕获装置捕获的图像的系统和方法，包括：图像获取模块，其接收由所述图像捕获装置捕获的图像。粗对象检测模块生成粗分割的图像，其中，所述粗分割的图像的每个像素与在所述捕获的图像中的对应像素相关联并被识别为对象像素和背景像素中的一个。标记识别模块从所述粗分割的图像的像素中选择至少一个标记像素，其中，每个标记像素是所述粗分割的图像中的连续的一组对象像素中的一个对象像素，该对象像素相对于该组对象像素的相邻像素距离背景像素最远。对象拆分模块，其包括并行操作的多个处理器，以将粗分割图像的每个对象像素与标记像素相关联，其中，在所述粗分割的图像中，在所述对象像素与所述标记像素之间的基于距离的度量小于在所述对象像素与任何其他标记像素之间的基于距离的度量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维显微镜图像的分割的系统和方法相关申请交叉引用本申请要求于2016年1月21日提交的美国申请号15/003,302的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
本主题涉及高内涵图像系统，且更具体地，涉及用于自动分析和分割使用这种系统获得的图像的系统和方法。
技术介绍
高内涵成像系统(HCIS)可用来获得生物样本的显微镜图像。这种图像可包括针对背景场的多个细胞。进一步的，HCIS可用来获得生物样本的一系列显微镜图像，其中，例如，使用不同焦点获得每个图像。这种系列的显微镜图像可被组合以生成生物样本的三维视图。这种系列的显微镜图像还可被分析以分割和识别每个这种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特定细胞的三维视图，进一步被分析以识别三维细胞体内的细胞器(organelle)，和/或生成三维细胞体和/或其中的细胞器的三维统计。研究人员可以想要获得在显微镜图像或一系列显微镜图像中呈现的细胞的统计。这种统计可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(如，尺寸、体积和表面积)的范围，这种细胞的大小的平均数、中数和众数(mode)，细胞在多大程度上符合特定形状(如，球形)等。进一步的，图像可被分析以识别在这种图像中识别的细胞内的细胞器，且还可生成这种细胞器的统计。在能够计算任何这种统计之前，显微镜图像中的细胞必须与背景分割且还从显微镜图像中呈现的任何碎片分割。此外，图像可被分析以计算球体的统计(细胞的收集)以及在这种球体内的细胞。手动识别图像中的所有细胞的中心和边界是耗时的且可导致研究人员疲劳和出错。如果研究人员必须分析一系列图像以手动识别与特定细胞相关联的每个这种图像的一部分，则疲劳和错误的风险进一步加重。基于阈值化、分界线、可变形的模型和基于图的公式化是最常用的显微镜图像的分割技术的基础。由于相对低的信噪比和密集打包的对象(packedobject)，直接的方法(如，自动阈值化方法)可产生差的分割结果。更复杂的算法(如，基于分界线、水平集或基于图的图像分割)可产生合理的结果，但由于这种算法的复杂度和对计算资源的高要求，该算法可以不具有可用于三维分析的吞吐量。
技术实现思路
根据一个方面，一种分割图像的系统，包括：高内涵成像系统，图像获取模块、粗对象检测模块、标记识别模块和对象拆分模块。图像获取模块接收所述高内涵成像系统的图像捕获装置捕获的图像。粗对象检测模块生成粗分割图像，其中，所述粗分割图像中的每个像素与在捕获图像中的对应像素相关联并被识别为对象像素和背景像素中的一个。标记识别模块，其选择在所述粗分割图像中的每个对象的至少一个标记像素，其中，每个标记像素是所述粗分割图像中的连续的一组对象像素之一，该对象像素相对于该组的相邻像素距离背景像素最远。对象拆分模块，其包括并行操作的多个处理器，以将与对象像素相对应的分割的图像的像素与标记像素相关联，其中，在所述粗分割图像中，在所述对象像素与所述标记像素之间的基于距离的度量小于在所述对象像素与任何其他标记像素之间的基于距离的度量。根据另一个方面，一种分割图像的方法包括利用显微镜和高内涵成像系统中的一个的图像捕获装置捕获所述图像和生成粗分割图像的步骤。所述粗分割图像中的每个像素与在捕获图像中的对应像素相关联并被识别为对象像素和背景像素中的一个。方法包括额外的步骤：从所述粗分割图像的每个对象的像素中选择至少一个标记像素，其中，每个标记像素是所述粗分割图像中的连续的一组对象像素之一，该对象像素相对于该组的相邻像素离背景像素最远。此外，方法包括步骤：并行操作多个处理器，以将与对象像素相对应的分割的图像的每个像素与标记像素相关联，其中，在所述粗分割图像中，在所述对象像素与所述标记像素之间的基于距离的度量小于在所述对象像素与任何其他标记像素之间的基于距离的度量。在考虑以下具体实施方式和附图时，其他方面和优点将变得明显，其中，相同附图标记在整个说明书中表示相同结构。附图说明图1是根据本公开的高内涵筛选系统的框图；图2是图像分割系统的框图，该图像分割系统分割使用图1的高内涵筛选系统所获得的图像；图3是图2的系统的粗对象检测模块执行的步骤的流程图；图4是图2的系统的标记识别模块执行的步骤的流程图；图5是图2的系统的对象拆分模块执行的步骤的流程图；图6是图2的系统的用户界面模块执行的用来遮蔽使用图1的高内涵图像系统所检索的图像的步骤的流程图图7是图2的标记识别模块的并行处理器实施方式的框图；图8是图2的系统的对象拆分模块的并行处理器实施方式的框图；图9A示出使用图1的高内涵成像系统捕获的图像的示例；图9B示出图2的系统的粗对象检测模块创建的阈值化图像；图9C说明图2的标记识别模块创建的距离映射图像；和图9D说明从图9C的距离映射图像识别的分类的标记像素。具体实施方式参考图1，如将对本领域技术人员显而易见的，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106，一个或多个滤光器108，图像捕获装置110和控制器112。HCIS100还可包括一个或多个反射镜114，其将光从照明源106引导至样本托盘116，该样本托盘116可设置在X-Y平台102上，且将光从这种样本托盘116引导至图像捕获装置110。通常，样本托盘116包括多个孔118，且待由HCIS100成像的样本(例如，生物细胞)可设置在每个这种孔118中。虽然图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，但应当理解，可使用附加的反射镜(未示出)，使得来自照明源106的光透射通过样本托盘116并朝向图像捕获装置110引导。进一步的，应当理解，在一些情况下，来自照明源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，如果样本发光或如果样本包括放射性组分)。在一些实施例中，来自照明源的光可透射通过样本托盘中的样本，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可将HCIS100配置为使用特定物镜104、由照明源106生成的照明和/或滤光器108的组合。例如，控制器112可操作定位装置(未示出)以将选择的物镜104和可选地将选择的滤光器108放置在样本托盘116与图像捕获装置110之间的光学路径中。控制器112还可引导照明源106利用特定波长的光照射样本托盘116。样本托盘116中的样本可包含发荧光的分子，或者是自然发生的分子或者是由于处理而在样本中产生或呈现的分子。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，且成像捕获装置将仅捕获这种荧光材料的发射光谱。一个或多个波长可顺序地或同时地用来照射相同样本并产生图像。为了获得在不同焦点位置处的一系列图像，控制器112操作焦点机制120，使得图像捕获装置110可获得设置在样本托盘116中的样本在每个这种焦点位置处的对焦图像。此后，控制器112可操作X-Y平台102，使得孔118或其一部分处于图像捕获装置110的视场中，并且控制器112可驱动图像捕获装置110捕获孔118或其一部分的图像。控制器112可以此方式重复操作X-Y平台102和图像捕获装置110，直到已经捕获到感兴趣的样本托盘116的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分割图像的系统，包括：高内涵成像系统，其中，所述高内涵成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图像；粗对象检测模块，其生成粗分割图像，其中，所述粗分割图像的每个像素与在所述捕获的图像中的对应像素相关联并被识别为对象像素和背景像素中的一个；标记识别模块，其从所述粗分割图像的像素中选择至少一个标记像素，其中，每个标记像素是所述粗分割图像中的连续的一组对象像素中的一个对象像素，该对象像素相对于该组对象像素中的相邻像素距离背景像素最远；和对象拆分模块，其包括并行操作的多个处理器，以将与对象像素相对应的分割的图像的像素与标记像素相关联，其中，在所述粗分割图像中，在所述对象像素与所述标记像素之间的基于距离的度量小于在所述对象像素与任何其他标记像素之间的基于距离的度量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 US 15/003,3021.一种分割图像的系统，包括：高内涵成像系统，其中，所述高内涵成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图像；粗对象检测模块，其生成粗分割图像，其中，所述粗分割图像的每个像素与在所述捕获的图像中的对应像素相关联并被识别为对象像素和背景像素中的一个；标记识别模块，其从所述粗分割图像的像素中选择至少一个标记像素，其中，每个标记像素是所述粗分割图像中的连续的一组对象像素中的一个对象像素，该对象像素相对于该组对象像素中的相邻像素距离背景像素最远；和对象拆分模块，其包括并行操作的多个处理器，以将与对象像素相对应的分割的图像的像素与标记像素相关联，其中，在所述粗分割图像中，在所述对象像素与所述标记像素之间的基于距离的度量小于在所述对象像素与任何其他标记像素之间的基于距离的度量。2.根据权利要求1所述的系统，还包括人机界面模块，其根据所述捕获的图像生成被遮蔽图像，其中，如果在所述分割的图像中的对应像素与所述标记像素相关联，则所述被遮蔽图像的像素的颜色值与所述捕获的图像的对应像素的颜色值相同。3.根据权利要求1所述的系统，还包括测量模块，其根据所述分割的图像中的与所述标记像素相关联的像素来计算统计。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述标记识别模块包括并行操作的多个处理器，以计算距离映射图像，其中，与所述距离映射图像中的每个像素相关联的值表示在该像素与背景像素之间的距离。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述捕获的图像是一系列捕获的图像之一，其中，在所述高内涵成像系统中的焦距在一系列连续图像之间改变。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述距离映射的每个像素的值表示沿着由所述一系列捕获的图像表示的三维中的任意一维的在该像素与背景像素之间的距离。7.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述一系列捕获的图像之间的像素分辨率不同于每个捕获的图像的像素分辨率，且根据这种分辨率的差异计算所述距离。8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述标记识别模块将所述距离映射的一部分分配至所述多个处理器中的每个以进行生成。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对象拆分模块包括处理器，该处理器将所述分割的图像的一部分分配至每个处理器以进行生成。10.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪迪慧，阿夫鲁·科恩，
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