细胞检测方法、装置与系统制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种细胞检测方法、装置与系统，在装置中，高光谱模块用以取得影像中跨电磁波光谱的信息，立体相机模块用以取得三维影像信息，与高光谱模块组成三目显微高光谱仪，装置设有显微光学模块，可让高光谱模块与立体相机模块通过一镜头以共光路取得细胞与分裂出的多个细胞的高光谱与三维影像信息。在所执行的检测方法中，先取得一时间内的多张连续影像，设定一观测影像数组，其中包括多个观测影像区域，在各观测影像区域取得不同时间的多个特征定位点的坐标值，以取得连续时间的高光谱与三维影像信息的变化得出整体性的细胞活动。

Cell detection methods, devices and systems

【技术实现步骤摘要】
细胞检测方法、装置与系统
本专利技术公开一种细胞检测技术，特别涉及取得细胞活动时的高光谱与三维影像信息的细胞检测方法、装置与系统。
技术介绍
胚胎等这类细胞的监测技术在生物科技上是很重要的项目，如何快速、便利又有效量测细胞结构体的形变是生物科技业界致力发展的目标。众所周知，量测细胞位移的仪器可以分为接触式与非接触式两种类型。其中接触式的位移量测技术需要在位移方向上先设定一个参考点(不动点)，并同时校准仪器，设定这个参考点，再以仪器上的一个探针设定在另一个量测点，之后从探针位置的改变转换得出参考点与量测点之间的相对移动。然而，在此接触式的量测方法中，需要找出适合的参考点成为量测仪器中最富挑战的问题，加上仪器与量测点需要接触，也使得这个接触式量测技术有较多的限制。而非接触式的方法多数是用光学原理进行量测，例如，可将光学系统的信号源设在一个量测点，信号源可为激光、发光二极管(LED)、相机或其他。接着再感测信号源的位置而得出相对位移，然而，非接触式的量测技术仍需要一个用于比对的基准点，也就是一个不动的点，虽可以不用接触细胞的量测点，但在量测上仍有死角(blindspot)的问题。众所周知，技术已有采用激光光学感测法量测细胞的移动，但是因为激光光斑会发散，加上光源可能不稳定，使得量测时产生误差。
技术实现思路
说明书提出的细胞检测方法、装置与系统的主要技术目的是通过立体相机取得细胞的立体信息，可避免平面影像因为细胞分裂产生堆栈后的影像死角，进而取得更完整的细胞影像信息，并更准确地判断细胞状态，并同时共光路取得细胞的高光谱，可以得出复数光谱信道的影像值，进行更细致的分割，增加影像辨识准确度。根据实施例，提出一种细胞检测方法，在方法中，以一特征定位点坐标系描述细胞分裂出多个细胞的过程，并以一细胞检测装置取得一时间内的多张连续影像，之后，于各观测影像区域取得第一时间的多个特征定位点的坐标值，以此建立一参考影像，再于各观测影像区域取得第二时间的该多个特征定位点的坐标值，可在各观测影像区域中，根据参考影像，取一个时间内多个特征定位点前后的变化，之后，根据观测影像数组中多个观测影像区域的多个特征定位点变化建立一形变向量图，得出第一时间与第二时间内细胞的活动。如此，通过取得连续时间的多个观测影像区域中高光谱与三维影像信息的变化得出整体性的细胞活动。进一步地，于涵盖细胞与分裂出多个细胞的影像中取得一感兴趣区域，以建立所述的观测影像数组影像。在一实施例中，所述的细胞检测装置包括一高光谱模块与一立体相机模块，通过共光路取得涵盖细胞与分裂出多个细胞的观测影像数组中多个观测影像区域的高光谱与三维影像信息。进一步地，细胞检测装置以高光谱模块撷取一连续波长的影像，绘制出感兴趣区域内像素的光谱信息，执行光谱分类、合并以及去混合，区分出各观测影像区域中细胞影像中不要的信息，以提高影像与数据质量。说明书提出一种细胞检测系统，即包括上述细胞检测装置与一计算机系统，可利用细胞检测装置产生的细胞与分裂出的细胞的影像高光谱与三维信息，以计算机系统中的处理器执行所述的细胞检测方法。附图说明图1A至1E显示检测细胞分裂的细胞活动信息的情境示意图；图2显示细胞检测装置的实施例示意图；图3显示细胞检测装置的另一实施例示意图；图4显示细胞检测装置的再一实施例示意图；图5显示细胞检测方法实施例流程图；图6A至图6E显示使用数字影像相关法描述特征定位点随着时间变化的演算示意图；图7显示使用数字影像相关法描述观测影像区域变化的实施例示意图。具体实施方式说明书公开一种细胞检测方法、装置与系统，其中检测系统以一个光学系统实现，这个光学系统主要包括有一高光谱模块(hyperspectrummodule)与一立体相机模块，两者组成三目显微高光谱仪，以共光路方式进行细胞检测，其中高光谱模块主要是能够取得影像(如细胞与分裂出的多个细胞)中跨电磁波光谱的信息，立体相机模块则是可以取得细胞与分裂出的多个细胞的三维影像信息，使得细胞检测系统可以得到更精确检测结果。之后，将所取得的影像信息结合数字影像相关法(digitalimagecorrelationmethod)，能计算细胞在活动(如细胞分裂(celldivision))时的力学分析，可以得出细胞在高光谱与立体信息分析下的活动信息。所述细胞检测方法、装置与系统提出一种非接触式的细胞变化的量测技术，利用上述光学系统取得细胞高光谱与立体信息，配合软件影像分析的技术，还准确地量测细胞相对移动，并能通过网络系统进行远距观测的目的。其中采用的高光谱仪产生的高光谱影像(hyperspectralimage)为光谱维度上进行了细致的分割，不仅是传统灰阶或是红(R)绿(G)蓝(B)的区别，而是在光谱维度上也有多个通道，例如可以把400nm至1000nm分为300个通道。通过高光谱仪获得的数据是一个数据立方体，不但有影像的信息，还可以在光谱维度上进行展开，可以获得影像上每个点的光谱数据，同时可以获得任一光谱段的影像信号。高光谱影像在空间成像的同时，以相同的空间分辨率纪录几十至成百的光谱信道数据，迭合后可构成高光谱影像立方体。这个以高光谱仪建立的影像立方体的每个像素均可撷取到一条连续的光谱曲线，在对高光谱影像进行处理和应用，可以利用影像的空间信息外，还可利用其光谱信息提升定量分析能力，大大提高待测物(如细胞)的检测能力。其中采用的立体相机可以采用数字摄影技术，能对拍摄到的细胞影像中的量测位置特定标点进行定位，可称量测标点，并持续记录不同时间的量测标点的位置，可计算出量测标点的位移，更者，所述细胞检测系统采用了立体相机，或是其他产生立体信息的照相技术，能更精准地得出细胞的活动。当以影像分析技术得出细胞活动的相关信息(如移动、形变)后，可以继续使用力学分析，若细胞为一种胚胎时，为一种胚胎力学分析。根据所提出的细胞检测方法实施例，可以利用此细胞检测系统取得一个连续时间的多次细胞影像与其中量测点的活动信息，可以建制缩时摄影(timelapse)的影像序列，此时，应用数字影像相关法，可进细胞三维生物力学分析，并可应用人工智能(AI)生医影像辨识技术。所述细胞检测方法的主要目的的一个是能够通过影像技术判断细胞活动，并能筛选出符合特定条件的细胞。举例来说，若应用在细胞筛选的目的，目的之一是判断出细胞中的缺陷，得出缺陷的位置、形状与大小。例如，可先得出胚胎成长5天序列影像，使得在胚胎植入母体前，根据胚胎形态上的观察标准，筛选出符合需求的胚胎，如活力强、基因表现正常的胚胎，如此，可以提高胚胎着床率与活产率。实施例可参考图1A至1E所示揭露书提出的细胞检测方法、装置与系统适用在检测细胞分裂时提供更精确的细胞活动信息的情境示意图。图1A示意显微影像中初始状态细胞的样态；接着一段时间后分裂成两个细胞，如图1B所示；两个细胞接着会分裂成四个细胞，如图1C所示，此时，有可能如图1D显示细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞检测方法，其特征在于，所述的方法包括：/n以一特征定位点坐标系描述一细胞分裂出多个细胞的过程，并以一细胞检测装置取得一时间内的多张连续影像，其中该细胞检测装置包括一高光谱模块与一立体相机模块，通过共光路取得涵盖该细胞与分裂出多个细胞的一观测影像数组中多个观测影像区域的高光谱与三维影像信息；/n于各观测影像区域取得一第一时间的多个特征定位点的坐标值，以此建立一参考影像；/n于各观测影像区域取得一第二时间的该多个特征定位点的坐标值；/n在各观测影像区域中，根据该参考影像，取得该第二时间的该多个特征定位点前后的变化；以及/n根据该观测影像数组中多个观测影像区域的该多个特征定位点变化建立一形变向量图，得出该第一时间与该第二时间内细胞的活动；/n其中，通过取得连续时间的该多个观测影像区域中高光谱与三维影像信息的变化得出整体性的细胞活动。/n

【技术特征摘要】
20181128 TW 1071424961.一种细胞检测方法，其特征在于，所述的方法包括：
以一特征定位点坐标系描述一细胞分裂出多个细胞的过程，并以一细胞检测装置取得一时间内的多张连续影像，其中该细胞检测装置包括一高光谱模块与一立体相机模块，通过共光路取得涵盖该细胞与分裂出多个细胞的一观测影像数组中多个观测影像区域的高光谱与三维影像信息；
于各观测影像区域取得一第一时间的多个特征定位点的坐标值，以此建立一参考影像；
于各观测影像区域取得一第二时间的该多个特征定位点的坐标值；
在各观测影像区域中，根据该参考影像，取得该第二时间的该多个特征定位点前后的变化；以及
根据该观测影像数组中多个观测影像区域的该多个特征定位点变化建立一形变向量图，得出该第一时间与该第二时间内细胞的活动；
其中，通过取得连续时间的该多个观测影像区域中高光谱与三维影像信息的变化得出整体性的细胞活动。


2.如权利要求1所述的细胞检测方法，其特征在于，于涵盖该细胞与分裂出多个细胞的影像中取得一感兴趣区域，以建立该观测影像数组影像。


3.如权利要求2所述的细胞检测方法，其特征在于，所述的细胞的活动包括该第一时间至该第二时间的该多个特征定位点的位移与该感兴趣区域的形变。


4.如权利要求1至3中任一项所述的细胞检测方法，其特征在于，所述的细胞检测装置以该高光谱模块撷取一连续波长的影像，绘制出该感兴趣区域内像素的光谱信息，执行光谱分类、合并以及去混合，区分出各观测影像区域中细胞影像中不要的信息，以提高影像与数据质量。


5.如权利要求4所述的细胞检测方法，其特征在于，根据该形变向量图判断出细胞中的缺陷，得出缺陷的位置、形状与大小。


6.一种应用于如权利要求1所述的细胞检测方法的细胞检测装置，其特征在于，所述的细胞检测装置包括：
一高光谱模块，用以取得包括一细胞与分裂出的多个细胞的影像中跨电磁波光谱的信息；
一立体相机模块，用以取得该细胞与分裂出的该多个细胞的三维影像信息，其中，该高光谱模块与该立体相机模块组成一三目显微高光谱仪，以共光路方式进行细胞检测；以及
一显微光学模块，为该细胞检测装置中的光学机构，通过结构与镜片组的设计，让该高光谱模块与该立体相机模块通过一镜头以共光路取得该细胞与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟中，陈永祥，唐传义，郭景桓，
申请(专利权)人：静宜大学，王伟中，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71