面向细胞形态重构的三维图像信息获取方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开面向细胞形态重构的三维图像信息获取方法与装置，载物台固定连接四个垂直布置的微型伸缩杆，微型伸缩杆的上端螺杆依序地固定连接于载玻片架子的四个边角处，微型伸缩杆中的电机经控制线连接电机控制模块，电机控制模块经MCU系统23连接上位机；摄像头位于载物台的正上方，摄像头外套有集光器，集光器由卤素灯、有机玻璃板、微型伸缩杆和微型伸缩杆固定底座组成，微型伸缩杆中的电机均经控制线连接电机控制模块，电机控制模块经MCU系统连接上位机；通过调节载物台上相邻2个微型伸缩杆高度，改变细胞载玻片倾斜度，实现对载玻片小角度旋转以及改变旋转面方向，获取非相关的三维形态信息，从而提高其形态重构的精确性。

3D image information acquisition method and device for cell morphological reconstruction

The invention discloses a three-dimensional image information acquisition method and device for cell morphology reconstruction. The carrier stage is fixed to connect four vertically arranged micro-telescoping rods, the upper screw of the micro-telescoping rod is sequentially fixed to the four corners of the slide carrier, and the motor in the micro-telescoping rod is connected to the motor control module through the control line. The motor control module is connected to the upper computer through MCU system 23. The camera is located directly above the platform, and the camera jacket has a collector. The collector consists of halogen lamp, plexiglass plate, miniature telescopic rod and fixed base of miniature telescopic rod. The motors in the miniature telescopic rod are connected with the motor control module through the control line and controlled by the motor. The module is connected to the host computer by MCU system. By adjusting the height of two adjacent micro-telescopic rods on the platform and changing the inclination of the cell-borne slide, it can rotate the slide at a small angle and change the direction of the rotation surface to obtain the irrelevant three-dimensional morphological information, so as to improve the accuracy of its morphological reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
面向细胞形态重构的三维图像信息获取方法与装置
本专利技术涉及细胞形态特征分析技术，特别是一种细胞形态重构的三维图像信息获取方法与装置。
技术介绍
细胞形态特征分析一直是研究生物细胞学和病理学最主要的方法，广范应用在医疗医药、临床诊断、保健行业和预防疾病等领域。细胞形态的三维图像信息获取对重构结果具有直接的影响。目前，常用的细胞三维图像信息的获取方法主要有以下几种：1、透镜阵列光学获取三维信息：其原理是对二维物体图像识别转化为对三维物体的识别，但是对于小角度旋转的物体不容易实现，并且该方法需要专用设备，成本太高；2、透镜板三维显示：该方法具有电光透过率高，电控可调的优点，但是其有效折射率低，响应速度慢，分辨率低，重构精度不高。中国专利公开号为CN105184853A、名称为“一种基于光流分析的单细胞三维图像生成方法”文献中公开的是通过入射光照射在制作的光诱导介电泳芯片上产生非均匀电场，然后改变输入电极交流信号频率和大小，以控制细胞所受到介电泳力的大小和方向，以此达到细胞旋转来获取其三维图像形态的目的，但是该方法存在以下缺点：第一，在细胞旋转过程中，由于受流体运动影响较大，使细胞定向转动较难实现；第二，获取其形态图像过程中，较难实现精确的旋转，容易造成相近面与面之间的图像信息相关。
技术实现思路
为了克服上述缺点，本专利技术提出一种面向细胞形态重构的三维图像信息获取方法与装置，能够精确获得与细胞形态有关的倾斜角度阈值，实现高精度的形态重构。本专利技术所述的面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置采用的技术方案是：物镜转换台上方是物镜，物镜正上方是水平布置的载物台，载物台上开有上下贯通的通光孔，通光孔上表面是置放有载玻片的载玻片架子，载物台固定连接四个垂直布置的微型伸缩杆A、B、C、D，微型伸缩杆A、B、C、D的上端螺杆依序地固定连接于载玻片架子的四个边角处；载物台固定连接在镜柱，镜柱连接垂直布置的调节杆的底部，调节杆的顶部连接垂直布置的摄像筒，摄像筒的底部同轴连接摄像头，摄像头位于载物台的正上方，与通光孔同轴心；摄像头外套有集光器，集光器由卤素灯、有机玻璃板、微型伸缩杆E和微型伸缩杆固定底座组成，卤素灯有间隙地套在摄像头外，卤素灯的侧壁固定连接有机玻璃板的上段，有机玻璃板的下段内部是一个微型伸缩杆E，微型伸缩杆E经微型伸缩杆固定底座E与摄像头固定连接；五个所述的微型伸缩杆A、B、C、D、E中的电机均经控制线连接电机控制模块，电机控制模块经MCU系统连接上位机。上述三维图像信息获取装置的信息获取方法采用的技术方案是具有以下步骤：A、上位机24制集光器中的微型伸缩杆E向下移动高度L1，上位机仅控制微型伸缩杆A、B上升设定高度h1，图像采集器获取载玻片上的细胞图像并发送给上位机，上位机计算出细胞图像清晰度评价值；B、上位机控制微型伸缩杆A、B回到初始位置，再控制微型伸缩杆B、C上升到设定高度h1，获得此时的图像清晰度评价值；以此类推地完成4个微型伸缩杆A、B、C、D一个周期的图像获取并获得对应的图像清晰度评价值；C、上位机分别控制微型伸缩杆A、B、C、D上升第二个、第三个、第四个设定高度h2、h3、h4，得到相应高度状态时的图像清晰度评价值；D、上位机先后控制微型伸缩杆E向下移动位置高度L2、L3处，分别在位置高度L2、L3处完成第一、第二、第三、第四个周期的图像获取并获得对应的图像清晰度评价值；E、上位机选取所有图像清晰度评价值中的最大值，该最大值对应的图像即为最优细胞形态图像。本专利技术与已有方法和技术相比，具有如下优点：1、本专利技术通过调节相邻2个微型伸缩杆高度，可以改变固定在微型伸缩杆上的细胞载玻片倾斜度，实现对载玻片小角度旋转以及改变旋转面方向，获取倾斜阈值角度和不同倾斜角度下的非相关的三维形态信息，能解决物体无法小角度旋转的问题，进而确保获取图像信息不相关，实现细胞形态获取过程中图像信息的有效性，提高获取细胞形态信息智能化水平并且减小获取误差，从而提高了其形态重构的精确性。2、在获取细胞图像信息的过程中，由于强光线通过细胞从显微镜目镜中看起来几乎处于半透明状态，所以无法准确获取其二维图像边缘或轮廓线，这容易造成提取坐标信息和灰度信息不够完整；但通过细胞光线不足又容易造成暗影，获取的坐标信息和灰度信息带来误差。针对于传统的基于阴影恢复形状方法的三维重构局限性和运用单幅图像带来的分辨率差问题，本专利技术自动调节光强，建立起其形态面积和图像信息熵后，比较倾斜某个角度获取细胞形态图像信息是否相关，只选择不相关的图像作为重构的信息源，以及选取不在同一个平面上的两幅图片，可以提高分辨率差问题。3、通过MCU系统控制控制载物台上的四个微型伸缩杆，获取大量细胞形态图像，能自动筛选出用于细胞形态重构的最清晰图像，提高了细胞形态的三维图像信息获取智能化水平。4、通过转动旋钮带动螺杆上柔性钢丝松散变化，能实现调节调节杆和载物台高度，装置体积较小，结构简单，能有效减少在三维图像信息获取过程中的复杂性，方便修理维护。附图说明图1本专利技术所述的面向细胞形态重构的三维图像信息装置的整体示意图；图2是图1中的调节杆与载物台高度调节旋钮的内部结构关系放大示意图；图3是图1中集光器与摄像头的内部结构关系放大示意图；图4是图1中载物台、载玻片架子以及四个微型伸缩杆的装配结构放大示意图；图5是图4中载玻片架子在倾斜状态的放大示意图；附图中各部件的序号和名称：1、镜座；2、物镜转换台；2a、物镜转换旋钮；2b、物镜转换台板；3、镜柱；3a、镜柱连接板；4、载物台高度调节旋钮；4a、镜柱螺栓；5、镜臂；6、镜筒；7、摄像座台；8、摄像数据传输接口；9、目镜；10、调节杆；101、弹簧；102、柔性钢丝；103、螺杆；11、固定夹；12、大支撑杆；13、小支撑杆；14、支撑夹；15、导线；16、摄像电路单元；16a、摄像筒；16b、摄像头；17、集光器；171、卤素灯；172、移动隙缝；173、有机玻璃板；A、微型伸缩杆；A1、螺杆；18、载玻片架子；19、通光孔；20、载物台；21、物镜；22、电机控制模块；23、MCU控制模块；24、上位机；25、图像采集器。具体实施方式参见图1，本专利技术面向细胞形态重构的三维图像信息装置最底部是镜座1，镜座1上表面固定连接物镜转换台板2b，物镜转换台板2b上表面是物镜转换台2，物镜转换台2倾斜布置，物镜转换台2上表面布置了三个不同放大倍数的物镜21。物镜21的正上方是载物台20，载物台20水平布置且固定连接在镜柱3上。载物台20上开有上下贯通的通光孔19，通光孔19上表面置放载玻片架子18。物镜转换台板2b连接物镜转换台旋钮2a，通过物镜转换台旋钮2a能调节物镜转换台2的上下高度，使其中一个物镜21位于通光孔19的正下方。载玻片架子18上放置了载玻片，载玻片的中心与通光孔19的中心同轴心。镜柱3通过镜柱螺栓4a固定连接镜柱连接板3a，镜柱连接板3a垂直于镜座1，且与镜臂5固定连接在一起。镜柱3连接调节杆10的底部，调节杆10垂直布置。镜臂5垂直于镜座1，镜臂5顶部支撑着镜筒6，镜筒6上方连接摄像座台7，摄像座台7上支撑着目镜9，摄像座台7上还开有摄像数据传输接口8。调节杆10的下端连接载物台高度调节旋钮4，载物台高度调节旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置，物镜转换台(2)上方是物镜(21)，物镜(21)正上方是水平布置的载物台(20)，载物台(20)上开有上下贯通的通光孔(19)，通光孔(19)上表面是置放有载玻片的载玻片架子(18)，其特征是：载物台(20)固定连接四个垂直布置的微型伸缩杆A、B、C、D，微型伸缩杆A、B、C、D的上端螺杆A1依序地固定连接于载玻片架子(18)的四个边角处；载物台(200固定连接在镜柱(3)，镜柱(3)连接垂直布置的调节杆(10)的底部，调节杆(10)的顶部连接垂直布置的摄像筒(16a)，摄像筒(16a)的底部同轴连接摄像头(16b)，摄像头(16b)位于载物台(20)的正上方，与通光孔(19)同轴心；摄像头(16b)外套有集光器(17)，集光器(17)由卤素灯(171)、有机玻璃板(173)、微型伸缩杆E和微型伸缩杆固定底座组成，卤素灯(171)有间隙地套在摄像头(16b)外，卤素灯(171)的侧壁固定连接有机玻璃板(173)的上段，有机玻璃板(173)的下段内部是一个微型伸缩杆E，微型伸缩杆E经微型伸缩杆固定底座与摄像头(16b)固定连接；五个所述的微型伸缩杆A、B、C、D、E中的电机均经控制线连接电机控制模块(22)，电机控制模块(22)经MCU系统(23)连接上位机(24)。...

【技术特征摘要】
1.一种面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置，物镜转换台(2)上方是物镜(21)，物镜(21)正上方是水平布置的载物台(20)，载物台(20)上开有上下贯通的通光孔(19)，通光孔(19)上表面是置放有载玻片的载玻片架子(18)，其特征是：载物台(20)固定连接四个垂直布置的微型伸缩杆A、B、C、D，微型伸缩杆A、B、C、D的上端螺杆A1依序地固定连接于载玻片架子(18)的四个边角处；载物台(200固定连接在镜柱(3)，镜柱(3)连接垂直布置的调节杆(10)的底部，调节杆(10)的顶部连接垂直布置的摄像筒(16a)，摄像筒(16a)的底部同轴连接摄像头(16b)，摄像头(16b)位于载物台(20)的正上方，与通光孔(19)同轴心；摄像头(16b)外套有集光器(17)，集光器(17)由卤素灯(171)、有机玻璃板(173)、微型伸缩杆E和微型伸缩杆固定底座组成，卤素灯(171)有间隙地套在摄像头(16b)外，卤素灯(171)的侧壁固定连接有机玻璃板(173)的上段，有机玻璃板(173)的下段内部是一个微型伸缩杆E，微型伸缩杆E经微型伸缩杆固定底座与摄像头(16b)固定连接；五个所述的微型伸缩杆A、B、C、D、E中的电机均经控制线连接电机控制模块(22)，电机控制模块(22)经MCU系统(23)连接上位机(24)。2.根据权利要求1所述的面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置，其特征是：镜柱(3)通过镜柱连接板(3a)固定连接镜座(1)，调节杆(10)的下端连接载物台高度调节旋钮(4)，载物台高度调节旋钮(4)水平布置，能升降调节杆(10)高度。3.根据权利要求2所述的面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置，其特征是：镜柱3上段中间开有内径大于调节杆(10)外径的盲孔，盲孔内部装有弹簧(101)和柔性钢丝(102)，弹簧(101)上端支撑着调节杆(10)底部、下端支撑在盲孔底部；柔性钢丝(102)上端固定连接调节杆(10)底部、下端固定连接载物台高度调节旋钮(4)，载物台高度调节旋钮(4)具有水平的螺杆(103)，螺杆(103)由螺纹段和螺旋槽段组成，螺杆(103)通过螺纹段连接镜柱连接板(3a)、通过螺旋槽段连接固定连接柔性钢丝(102)下端。4.根据权利要求1所述的面向细胞形态重构的三维图像信息获取装置，其特征是：物镜转换台(2)倾斜布置，物镜转换台(2)上表面设三个不同放大倍数的物镜(21)。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣标，安兴科，张业成，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32