对象的全分辨率彩色成像制造技术

本发明专利技术一般涉及用于建立诊断盒或关注对象的全分辨率彩色数字图像的方法和设备，其中使用与时间连续照射相组合的灰度数字照相机或传感器，所述时间连续照射使用加色法原色，随后进行曝光后数字处理。当在空间有限且图像质量要求较高的情况下用于诸如诊断临床分析仪的情形中时，这样的程序和设备具有显著的经济价值。

Full resolution color imaging of objects

【技术实现步骤摘要】
对象的全分辨率彩色成像
本专利技术一般涉及使用灰度数字照相机或传感器建立诊断盒或关注对象的全分辨率彩色数字图像的方法和设备。具体地，本专利技术更一般涉及用于分析溶液(诸如血样)的方法和设备，并且更具体地，涉及这样的方法和设备：其通过检测和定量响应于免疫反应而在那些样品中形成的凝集物来分析血样。甚至更具体地，本专利技术涉及用于以此方式分析血样的自动化的系统和方法。
技术介绍
免疫凝集反应被用于识别各种类型的血型和用于检测血样和其它水溶液中的各种类型的抗体和抗原。在常规操作中，将红血细胞样品与血清或血浆在试管或微板中混合，然后可以将混合物温育和离心。各种反应可能发生或不发生，这取决于例如红血细胞的血型或在血样中是否存在某些抗体。通常，这些反应将其自身显现为细胞或颗粒与它们的表面上的抗原或抗体的结合，被称作凝集物。因而，任何这样的块的缺失指示尚未发生反应；并且这样的块的存在指示已经发生反应，其中这样的块的大小和量作为样品中的水平或浓度的定量指示物，或作为用于被检测血样的反应强度和复合物亲和力的指示物。一种传统的凝集测试方法(被称作柱凝集技术)是目前可得到的(公开在美国专利5,594,808中，其特此以引用的方式全文并入本文)。柱凝集技术被定义为，使用过滤作为将凝集的、沉淀的、吸收的或吸附的微粒组分与用于免疫测定用途的非反应性组分分离的方式，分析血液和血液制品。在该方法中，在小柱(被称作微型柱)中含有凝胶或玻璃珠微粒。将试剂(诸如抗-A)分散在微型柱内的稀释剂中，并将测试的红血细胞放在柱上面的反应室中。将所述柱(其通常是在透明盒中形成的许多柱中的一者)离心。所述离心通过牵拉红血细胞穿过试剂来增强凝集从而加速反应(如果有的话)，并随后迫使任何未结合的细胞到达柱的底部。在微型柱中的玻璃珠或凝胶充当过滤器，并抵抗或阻碍颗粒在柱中的向下运动。因此，在离心以后，微型柱中的颗粒的性质和分布会提供在微型柱中是否发生了任何凝集反应的可见指示，并且如果发生凝集反应的话，提供该反应的强度的可见指示。具体地，如果没有发生凝集反应，那么微型柱中的所有或基本上所有的红血细胞在离心过程中向下到达柱的底部，并在该底部处形成沉淀物。如果在试剂和红血细胞之间存在非常强的反应，几乎所有的红血细胞会凝集，且大凝集物形成在微型柱的顶部处，在其中含有的凝胶或玻璃珠的上面。所述凝胶或玻璃珠阻止所述凝集物在离心过程中到达柱的底部，使得在离心以后，所述凝集物保持在凝胶或珠子的表面上。如果在试剂和血细胞之间存在反应，但是该反应不是像上述的非常强的反应那样强烈，那么一些(但并非所有的)红血细胞会凝集。凝集的红血细胞的百分比和凝集的颗粒的大小都直接随反应的强度而变化。在离心过程中，未反应的血细胞到达柱的底部，并且凝集的颗粒在柱中向下移动的距离取决于那些颗粒的大小和数目。因此，在微型柱的底部处的红血细胞的沉淀物的大小和凝集物穿透微型柱中的凝胶或玻璃珠的程度，都与试剂和红血细胞之间的反应的强度负相关。利用一些柱凝集技术分析仪，在已经进行期望的处理步骤以后，由人类操作员观察或判读微型柱，然后所述操作员将试剂和红血细胞之间的反应分类。常规地，将反应分类为阴性或阳性；并且如果是阳性的话，然后根据反应的强度，将反应进一步分类成四类中的一种。常规血液分析系统(公开在美国专利5,620,898中，其特此以引用的方式全文并入本文)包括许多站或组件或子系统，它们中的每一个执行一种或多种功能，且通常需要大量操作员监督和劳动来运行所述系统。在本申请中，公开了一种成像分析子系统，其允许得到诊断盒或关注对象的高质量图像，所述图像可以以自动化的方式进行分析，从而在没有操作员干预下得到适当的分析结果。一种自动化的方法包括下述步骤：在像素阵列上产生微型柱的被照射的单色数字图像，并给照射图像中的每个像素分配代表像素上的照射图像的强度的数据值。然后根据预定的程序处理这些数据值，以确定是否存在凝集模式，并且如果存在的话，将该模式分类为多个预定义的类别中的一种。本文中公开的另一种自动化的方法包括下述步骤：在像素阵列上产生微型柱的多个被照射的单色图像，并给照射图像中的每个像素分配代表像素上的照射图像的强度的数据值。然后根据预定的程序处理这些数据值，以构建彩色数字图像，然后将所述图像用于确定是否存在凝集模式，并且如果存在的话，将该模式分类为多个预定义的类别中的一种。在上述的两种处理操作中，将像素阵列分成多个区，并且根据各个预定的操作处理每个区中的像素的数据值，以确定预定义的变量集合的值。然后，处理那些确定的值，以确定在溶液中是否存在凝集模式，并且如果存在的话，将该模式分类为预定义的类别中的一种。所述溶液被包含在具有玻璃微珠或凝胶的柱中。图像处理程序在像素阵列上的源图像中检索柱的位置；并且在定位柱以后，所述程序产生窗口以覆盖红细胞所在的柱。所述程序然后从柱内部和外部选择3个参考区域，并测量这些区域中的强度或灰度级，并使用这些测得的灰度级来确定随后用于处理程序中的某些阈值。就特征计算而言，将珠子／凝胶柱分成5个不同的区。在珠子／凝胶柱的顶部上的区域被定义为阳性区，在柱的底部处的区域被定义为阴性区，且在阳性区和阴性区之间的区域被分成3个中间区(也被视作“阳性区”)。使用阈值方法减去位于阳性区中的红细胞，并使用形态学过滤器减去位于中间区中的红细胞凝集物。另外，确定红细胞在柱的左侧和右侧之间的平衡。对于每个柱，优选地针对所述柱的前侧和后侧图像计算上述参数，并组合每个参数的2个计算值。然后基于这些组合的特征，将凝集反应分类。由JianShen、MykolaYaremko、RosemaryChachowski、JosefAtzler、ThierryDupinet、DanielKittrich、HansjoergKunz、KarlPuchegger和ReinerRohlfs的名称为“Methodandsystemforclassifyingagglutinationreactions”的美国专利5,594,808以及JianShen、MykolaYaremko、RosemaryChachowski、JosefAtzler、ThierryDupinet、DanielKittrich、HansjoergKunz、KarlPuchegger和ReinerRohlfs的名称为“Methodandsystemforclassifyingagglutinationreactions”的美国专利5,768,407公开了柱凝集结果的评价算法，它们二者特此以引用的方式全文并入本文。与需要使用叠加的滤色器阵列的常规彩色数字照相机或传感器相比，本文中公开的专利技术的一些优点在于灰度数字照相机或传感器的应用。当产生指定的输出空间分辨率的彩色数字图像时，滤色器阵列(公开在美国专利3,971,065中，其特此以引用方式全文并入本文)需要使用插值算法，这会降低产生的彩色数字图像的有效分辨率。如此产生的降低的分辨率彩色数字图像会造成上述的柱凝集算法的特异性的下降，从而使得测试的结果具有更低的确定性。可替换地，可以采用使用滤色器阵列的彩色数字照相机或传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于构建关注对象的彩色数字图像的设备，包括，/n灰度数字照相机或传感器，所述灰度数字照相机或传感器能够在采用具有不同波长的光照射关注对象时查看多个灰度图像，/n机械装置，所述机械装置用于在成像过程中保持要成像的关注对象，/n前照射源，所述前照射源能够用红波长光、绿波长光和蓝波长光多次照射要成像的所述对象，/n后照射源，所述后照射源能够用红波长光、绿波长光和蓝波长光多次照射要成像的所述对象，和/n用于构建要成像的所述对象的彩色数字图像的装置，其中通过组合由所述灰度数字拍摄装置或者传感器所查看的多个灰度图像所形成的彩色平面数据来构建所述彩色数字图像，其中所述装置与所述灰度数字照相机或传感器电接触，/n其中所述前照射源和所述后照射源配置成采用红光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的红色强度平面数据，以及采用绿光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的绿色强度平面数据，以及采用蓝光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的蓝色强度平面数据，/n所述对象的所述彩色数字图像通过如下步骤来构建：/n将所述红色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的红加权矩阵，从而产生加权的红彩色平面，/n将所述绿色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的绿加权矩阵，从而产生加权的绿彩色平面，/n将所述蓝色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的蓝加权矩阵，从而产生加权的蓝彩色平面，以及/n将所述红彩色平面、所述绿彩色平面和所述蓝彩色平面组合成所述关注对象的所述彩色数字图像。/n...

【技术特征摘要】
20121018 US 13/6546861.一种用于构建关注对象的彩色数字图像的设备，包括，
灰度数字照相机或传感器，所述灰度数字照相机或传感器能够在采用具有不同波长的光照射关注对象时查看多个灰度图像，
机械装置，所述机械装置用于在成像过程中保持要成像的关注对象，
前照射源，所述前照射源能够用红波长光、绿波长光和蓝波长光多次照射要成像的所述对象，
后照射源，所述后照射源能够用红波长光、绿波长光和蓝波长光多次照射要成像的所述对象，和
用于构建要成像的所述对象的彩色数字图像的装置，其中通过组合由所述灰度数字拍摄装置或者传感器所查看的多个灰度图像所形成的彩色平面数据来构建所述彩色数字图像，其中所述装置与所述灰度数字照相机或传感器电接触，
其中所述前照射源和所述后照射源配置成采用红光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的红色强度平面数据，以及采用绿光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的绿色强度平面数据，以及采用蓝光从前面和后面照射所述对象从而产生从所述灰度数字照相机或传感器所查看的灰度图像所创建的蓝色强度平面数据，
所述对象的所述彩色数字图像通过如下步骤来构建：
将所述红色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的红加权矩阵，从而产生加权的红彩色平面，
将所述绿色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的绿加权矩阵，从而产生加权的绿彩色平面，
将所述蓝色强度平面数据逐个元素地乘以预定义的蓝加权矩阵，从而产生加权的蓝彩色平面，以及
将所述红彩色平面、所述绿彩色平面和所述蓝彩色平面组合成所述关注对象的所述彩色数字图像。


2.根据权利要求1所述的设备，其中用于构建彩色数字图像的所述装置是含有至少一个专用集成电路的电路。


3.根据权利要求1所述的设备，其中用于构建彩色数字图像的所述装置是含有至少一个现场可编程门阵列的电路。


4.根据权利要求1所述的设备，其中用于构建彩色数字图像的所述装置是通用数字计算机中的软件。


5.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是用于诊断临床分析仪的成像子系统。


6.根据权利要求1所述的设备，其中所述关注对象是诊断盒。


7.根据权利要求1所述的设备，其中所构建的彩色数字图像具有全分辨率。


8.根据权利要求1所述的设备，其中与所述前照射源光学连接并与所述后照射源光学连接的圆柱形反射器向所述关注对象提供均匀照射。


9.根据权利要求1所述的设备，其中所述前照射源由多个发光二极管电路板提供。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH乔根森，MW拉考特，DJ小莫兰，DJ哈克斯，J怀卡里斯，SC阿诺德，
申请(专利权)人：奥索临床诊断有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US