用于基于模板的图像分析的系统和方法技术方案

公开了一种基于模板的图像分析系统和方法。载玻片被装载在高内涵成像系统(HCIS)中，其中，载玻片包括多个参考标志和多个样本位置。获取图像数据存储中存储有先前获取的图像。图像获取模块从高内涵成像系统获取载玻片的图像。特征识别模块产生获取图像的二值图像，其中二值图像识别与参考标志相关联的区域。模板生成模块根据先前获取的图像产生模板，并且模板对齐模块将所产生的模板与二值图像对齐。偏移计算模块确定模板与二值图像之间的偏移，并且图像分割模块根据计算的偏移确定获取图像的与样本位置相关联的像素的坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于模板的图像分析的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月31日提交的美国临时专利申请No.62/381974的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
当前主题涉及高内涵成像系统，更具体地，涉及使用模板来对齐由这种系统捕获的图像的系统和方法。
技术介绍
高内涵成像系统(High-ContentImagingSystem，HCIS)可以用于获得诸如DNA、蛋白质、细胞等生物样本的显微镜图像。多个这样的生物样本可以布置在载玻片上。这样的生物样本可以以二维阵列图案布置在载玻片上，其中相邻的可以沉积生物样本的位置之间的距离是预定的。然而，聚合阵列的位置和旋转可因载玻片而异。可以通过在载玻片上印刷用作基准或参考标志的标记来制备其上布置生物样本阵列的载玻片。然后，将生物样本阵列相对这种标记来沉积在载玻片上。每个生物样本的位置可以相对这种基准或参考标志定位。然而，可能难以在其上布置有标志的载玻片的图像中识别一个或多个参考标志。这种困难可由于例如以下因素导致：参考标志与载玻片材料之间缺乏对比度；在将参考标志布置在载玻片上的印刷过程中的缺陷；以及/或者参考标志与阵列之间的距离过大，从而无法适应HCIS的视场。
技术实现思路
一种用于分析图像的基于模板的系统，包括高内涵成像系统(HCIS)和装载在HCIS中的载玻片。载玻片包括多个参考标志和多个样本位置。基于模板的系统还包括：具有先前获取的图像存储于其中的获取图像数据存储、图像获取模块、特征识别模块、模板生成模块、模板对齐模块、偏移计算模块和图像分割模块。图像获取模块从高内涵成像系统中获取载玻片的图像，并且特征识别模块产生获取图像的二值图像，其中二值图像识别与参考标志相关联的区域。模板生成模块根据先前获取的图像产生模板，模板对齐模块将所产生的模板与二值图像对齐，并且偏移计算模块确定模板与二值图像之间的偏移。图像分割模块根据计算的偏移确定获取图像的与样本位置相关联的像素的坐标。用于分析图像的基于模板的方法包括将参考标志和多个样本布置在载玻片上，并将载玻片装载在高内涵成像系统(HCIS)中。所述多个样本中的每一个的位置是根据参考标志的位置的。所述方法还包括：将预先获取的图像存储在获取图像数据存储中；利用HCIS获取装载在HCIS中的载玻片的图像；以及产生获取图像的二值图像。二值图像识别与参考标志相关联的区域。所述方法还包括以下附加步骤：根据先前获取的图像产生模板；将模板与二值图像对齐；以及计算模板与二值图像之间的偏移。所述方法还包括步骤：根据计算的偏移确定获取图像的与样本位置相关联的像素的坐标。考虑到以下详细描述和附图，其他方面和优点将变得显而易见，其中在整个说明书中相同的数字表示相同的结构。附图说明图1是根据本专利技术的高内涵成像系统(HCIS)的框图；图2是可利用图1的HCIS成像的载玻片的顶视图；图3A至图3C示出了使用图1的HCIS产生的载玻片的图像；图4示出了根据图3A至图3C的图像产生的模板；图5是可用于分析由图1的HCIS捕获的图像的基于模板的分析系统的框图；图6是图5的基于模板的分析系统执行的用于分析图像的处理的流程图；以及图7是图5的基于模板的分析系统执行的用于产生模板的处理的流程图。具体实施方式参照图1，对于本领域技术人员来说显而易见的是，HCIS100可以包括X-Y平台102、一个或多个物镜104、一个或多个照明源106、一个或多个滤波器108、图像捕获装置110和控制器112。HCIS100还可以包括一个或多个镜114，其将来自照明源106的光引导至可布置在X-Y平台102上的载玻片116，并且将光从该载玻片116引导至图像捕获装置110。通常，载玻片116包括均匀隔开的位置118，并且待由HCIS100成像的样本(例如，生物细胞)可以布置在每个这样的位置118处。尽管图1示出了来自照明源106的光从载玻片116反射到达图像捕获装置110，但是应当显而易见的是，可以使用额外的镜(未示出)以使得来自照明源106的光透过载玻片116并且朝向图像捕获装置110引导。此外，应当显而易见的是，在一些情况下，照明源106不进行照明可能是对载玻片116中的样本进行成像所需要的(例如，样本发光的情况或样本包括放射性成分的情况)。在一些实施例中，来自照明源的光可以透过载玻片116中的样本，并且样本使透射光折射和/或吸收透射光，以产生被成像的光。在操作期间，可以将载玻片116手动地或自动地放置在X-Y平台102上。此外，控制器112可以配置HCIS100，以使用特定物镜104、由照明源106产生的照明、和/或滤波器108的组合。例如，控制器112可以操作定位装置120以将选定的物镜104(可选的，以及选定的滤波器108)放置在载玻片116与图像捕获装置110之间的光路上。这种定位装置120可以包括一个或多个电机，其与物镜102、选定的滤波器108和/或图像捕获装置110耦接。控制器112还可以控制照明源106，从而以特定波长的光照亮载玻片116。载玻片116中的样本可以包含发荧光的分子，该分子是天然存在的分子或由于处理而在样本内产生或存在的分子。照亮样本的波长可以是与这种荧光分子相关联的激发波长，并且图像捕获装置将仅捕获这种荧光材料的发射光谱。可顺序地或同时地使用一个或多个波长来照亮相同的样本并产生图像。参照图2，载玻片116包括均匀分布的位置118，样本可以布置在均匀分布的位置118处。位置118可以排列成具有预定数量的水平位置118和竖直位置118的二维阵列120，并且相邻对的位置118之间的距离实质上相同。载玻片116还包括参考标志152和154。一些参考标志152布置在载玻片上以与阵列120的特定位置118重合。其它参考标志154分别置于阵列120的范围之外、距离与阵列120相关联的特定位置160预定的水平距离156和竖直距离158处。尽管在图2中从参考标志154的中心分别测得水平距离156和竖直距离158，但是应当显而易见的是，这样的位置156和158可以从参考标志152的任意其他部位测得。此外，同特定参考标志154相关联的水平距离156和竖直距离158无需与同不相同的参考标志相关联的水平距离和竖直距离相同。例如，同参考标志154a相关联的水平距离156a无需与分别同参考标志154b和154c相关联的水平距离156b和156c之一或两者相同。类似地，同参考标志154a相关联的竖直距离158a无需与分别同参考标志154b和154c相关联的竖直距离158b和158c之一或两者相同。阵列150可以相对于载玻片旋转。在这种情况下，相对于阵列150的水平轴和竖直轴分别测量水平距离154和竖直距离156。虽然参考标志152和154示出为圆形，但是应当显而易见的是，这些参考标志152和154可以具有任意预定形状。此外，载玻片116上布置的全部参考标志152和154无需具有相同的形状和/或尺寸。可以通过以下方式在载玻片116上布置参考标志152和154：将其压印在载玻片116上；将其附接至载玻片116；将其从载玻片116上凸起；或者将其蚀刻至载玻片116中。此外，可以使用不同技术来布置载玻片116上布置的全部参考标志152和154。例如，一些参考标志15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模板的图像分析系统，包括：高内涵成像系统；装载在所述高内涵成像系统中的载玻片，其中，所述载玻片包括多个参考标志和多个样本位置；获取图像数据存储，其中存储有先前获取的图像；图像获取模块，其从所述高内涵成像系统获取所述载玻片的图像；特征识别模块，其产生获取图像的二值图像，其中所述二值图像识别与参考标志相关联的区域；模板生成模块，其根据所述先前获取的图像产生模板；模板对齐模块，其将所产生的模板与所述二值图像对齐；偏移计算模块，其确定所述模板与所述二值图像之间的偏移；以及图像分割模块，其根据计算的偏移确定所述获取图像的与所述样本位置相关联的像素的坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.31 US 62/381,9741.一种基于模板的图像分析系统，包括：高内涵成像系统；装载在所述高内涵成像系统中的载玻片，其中，所述载玻片包括多个参考标志和多个样本位置；获取图像数据存储，其中存储有先前获取的图像；图像获取模块，其从所述高内涵成像系统获取所述载玻片的图像；特征识别模块，其产生获取图像的二值图像，其中所述二值图像识别与参考标志相关联的区域；模板生成模块，其根据所述先前获取的图像产生模板；模板对齐模块，其将所产生的模板与所述二值图像对齐；偏移计算模块，其确定所述模板与所述二值图像之间的偏移；以及图像分割模块，其根据计算的偏移确定所述获取图像的与所述样本位置相关联的像素的坐标。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述高内涵成像系统包括定位装置，并且所述图像获取模块控制所述高内涵成像系统以根据所述坐标定位所述定位装置，并且控制所述高内涵成像系统获取与所述坐标相关联的所述样本位置的图像。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像分割模块根据坐标产生所述获取图像的子图像。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所产生的模板是二值图像。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模板生成模块还使用所述获取图像来产生所述模板。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特征识别模块产生与所述先前获取的图像中的每一个相关联的二值图像。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述特征识别模块识别相连像素组以与特征相关联，并且将由所识别的像素限定的像素的强度值设置为非背景强度值。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述模板生成模块将所述先前获取的图像的所述二值图像套合。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：保拉·卡伦·格德雷蒂斯，
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