显微镜和用于确定到样品参考平面的距离的方法技术

一种用于确定样品载体(10)的样品参考平面(1)与显微镜的参考平面(2)的距离(z)的方法，该显微镜包括用于样品载体(10)的样品台(9)和相机(30)，包括以下步骤：通过相机(30)拍摄样品载体(10)的概览图像(40)；评估概览图像(40)并因此检测样品载体(10)的至少一个特征(C)；从数据集(D)中确定特征(C)的上下文数据(K)；以及基于样品载体(10)的特征(C)和上下文数据(K)确定样品参考平面(1)与参考平面(2)的距离(z)。还描述了一种被配置为确定样品载体(10)的样品参考平面(1)与参考平面(2)的距离(z)的显微镜。(z)的显微镜。(z)的显微镜。

【技术实现步骤摘要】
显微镜和用于确定到样品参考平面的距离的方法


[0001]本公开涉及显微镜和用于确定样品载体的样品参考平面与显微镜的参考平面的距离的方法。

技术介绍

[0002]了解样品载体的样品参考平面的位置对于显微镜中的不同操作很重要。这种操作一个例子是避免显微镜组件与样品载体或样品台之间的碰撞。另一个例子是在样品平面上聚焦，为此，样品参考平面的位置可以在第一步中用于在样品参考平面或从其导出的平面上执行粗聚焦。随后通过进一步测量或捕获的图像进行精细聚焦。
[0003]当使用不同高度的样品载体时，例如，不同的多孔板，了解样品载体的样品参考平面的位置尤为重要。在这种情况下，仅仅知道样品台的高度位置是不够的。
[0004]样品参考平面通常可以理解为描述样品载体位置的平面。例如，样品参考平面可以表明样品载体的顶侧或底侧和/或平行于样品载体的顶侧或底侧。如果样品载体沿z轴方向移动，即沿显微镜的光轴移动，则样品参考平面与样品载体一起沿相同的z方向移动。
[0005]原则上，参考平面表示被定义为平行于样品参考平面并且在样品移动时保持静止的任何可定义平面。因此，参考平面与样品载体的当前位置无关。例如，可以相对于显微镜支架定义参考平面。
[0006]基于对概览图像的评估已经开发了用于确定到样品参考平面的距离的不同方法。例如，在申请人开发并在尚未公开的专利申请DE102018133188中描述的方法中，从不同角度拍摄样品载体的多个概览图像。使用三角测量，然后可以从概览图像之间的透视差异推断从一个或多个概览相机到样品载体的距离。该方法需要两个概览相机，或者在捕获两个连续概览图像之间的样品载体和概览相机之间必须有定义的相对运动。

技术实现思路

[0007]可以认为本专利技术的一个目的是提供一种显微镜和一种方法，利用该显微镜和方法可以用简单的设备尽可能快速和可靠地确定样品载体的位置。
[0008]该目的通过具有如上特征的方法和通过具有如上特征的显微镜来实现。
[0009]根据本专利技术的用于确定样品载体的样品参考平面与显微镜的参考平面的距离的方法，所述显微镜包括用于样品载体的样品台和照相机，至少包括以下步骤：通过相机获得样品载体的概览图像；评估概览图像并因此检测样品载体的至少一个特征；从数据集中确定特征的上下文数据；以及基于样品载体的特征和上下文数据确定样品参考平面与参考平面的距离。
[0010]根据本专利技术的实施例的显微镜包括被配置为执行根据本专利技术的方法的评估单元。
[0011]根据本专利技术的另一实施例的显微镜包括距离确定系统，该距离确定系统包括用于样品载体的样品台、瞄准样品台的照相机和经由相应连接与照相机通信的评估单元。评估单元包括用于存储样品台上/中的样品载体的概览图像的数据存储系统。评估单元还包括
训练的机器学习模型，该模型包括训练的参考模型，该参考模型由样品载体的一组带注释的训练图像训练，并且被配置为使得在捕获的概览图像中可检测样品载体的特征。评估单元还包括距离确定单元，其适于基于样品台上/中的样品载体的被检测出的特征和至少一个相关联的上下文数据来确定样品参考平面与显微镜的参考平面的距离。
[0012]这样，可以仅基于单个概览图像来确定距离。因此，提供用于捕获概览图像的第二相机不是绝对必要的，也不是绝对需要由同一相机连续捕获多个概览图像。通过这种方式可允许实现快速和简单的距离确定。
[0013]可选实施例
[0014]根据本专利技术的显微镜和根据本专利技术的方法的有利变体是从属权利要求的对象并且将在以下描述中解释。
[0015]样品载体的特征
[0016]样品载体的特征可以是样品载体的一部分或连接到样品载体或至少接触样品载体的组件，使得该组件的位置提供关于样品载体的位置或高度的信息。样品载体的某一组件或部分被指定为特征，因为其在概览图像中的描述取决于样品载体与相机的距离，并且可用于识别样品载体和/或确定其与相机的距离。
[0017]特征通过概览图像的图像处理来识别，该图像处理由图像处理算法执行。
[0018]使用参考对象作为特征
[0019]特别的是，特征可以是参考对象或包括如下的参考对象。参考对象是预先知道物理尺寸的对象。一个或多个参考对象的相应物理尺寸可以保存在数据集中。因此，可以借助数据集以参考对象的已知(物理)尺寸和/或几何形状的形式确定与概览图像中识别的参考对象相关联的上下文数据。
[0020]与参考平面的距离可以通过对概览图像中参考对象的描绘的评估来确定，其中，参考对象的已知物理尺寸均被考虑在内。
[0021]参考对象，根据其类型，可以永久地连接到样品载体或者是样品载体的组成部分或者可以在距离确定完成后被移除。因此，参考对象不一定必须存在于样品载体上以用于随后采用显微镜进行的分析。相反，只为了用于距离确定将其放置或定位在样品载体上就相当足够了。
[0022]成像处理算法可以特别地设计为能够识别在概览图像中的一个或多个如以下描述的参考对象。
[0023]具有已知图案(例如棋盘图案)或已知形状或尺寸的校准载玻片可用作参考对象。图案与相机的距离以及样品参考平面与参考平面的距离可以通过图案的失真以及概览图像中的图案尺寸采用考虑图案的已知物理尺寸的方法推断出来。在由已知物理尺寸的正方形组成棋盘图案的情况下，例如可以从概览图像中这种正方形的尺寸和角度来推断距离。在这方面，例如可以使用通常已知的描述透视图像的几何规则。还可以使用校准载玻片的形状和尺寸代替图案，例如通过确定概览图像中校准载玻片的边缘。然后可以类似于棋盘图案来评估概览图像中边缘的延伸。校准载玻片可以选择放置在包含一个或多个要分析样品的样品载体的顶部。然后可以移除校准载玻片以进行随后的任何显微镜操作或分析。可以通过这种方式确定校准载玻片的位置，即它与相机的距离；由于校准载玻片的高度已知，因此此时可以根据校准载玻片的位置计算样品载体的位置，即它与相机之间的距离，它与
校准载玻片之间的距离。
[0024]参考对象也可以是样品载体上的不干胶标签、印记或字符。不干胶标签或印记可以呈现图案(例如棋盘图案)，或标志例如制造商的标志。一般来说，字符可以是任何字符；特别地是，它们可以与样品相关，表明制造商或者是多孔板的列号或行号。重要的是这样一个参考对象的物理尺寸是已知的，可以用作上下文数据。
[0025]另一个可能的参考对象是样品载体支架。这样的支架/框架被放置在样品载体周围或之上，使得支架的位置以已知方式与样品载体的位置相关。支架的物理尺寸和/或形状是已知的，从而可以从概览图像中支架的尺寸和/或形状推断出距离。
[0026]样品载体上的结构也可以构成参考对象。这种结构可以例如由样品载体的边缘/脊、夹子或用于固定样品载体的一些其他装置形成。
[0027]使用样品载体或样品载体部件作为特征
[0028]样品载体或样品载体部件的图像区域可以在概览图像中被识别为特征，特别是通过概览图像的分割。样品载体部件可以是，例如样品载体的拐角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于确定样品载体(10)的样品参考平面(1)与显微镜(100)的参考平面(2)的距离(z)的方法，该显微镜(100)包括用于样品载体(10)的样品台(9)和相机(30)，其中该方法包括以下步骤：
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通过相机(30)拍摄样品载体(10)的概览图像(40)；
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评估概览图像(40)并因此检测样品载体(10)的至少一个特征(C)；
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从数据集(D)中确定特征(C)的上下文数据(K)；
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基于特征(C)和样品载体(10)的上下文数据(K)确定样品参考平面(1)与参考平面(2)的距离(z)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，特征(C)是具有已知尺寸和/或几何形状作为上下文数据(K)的参考对象(R)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考对象(R)是校准载玻片、不干胶标签、用于样品载体(10)的支架、用于样品载体(10)的支架上的结构或样品载体(10)上的字符。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品载体(10)或样品载体部件的图像区域在概览图像(40)中被识别为特征(C)，上下文数据(K)表明与样品载体(10)或样品载体部件的物理尺寸和/或形状有关的几何数据，以及样品参考平面(1)与参考平面(2)的距离(z)是基于识别的图像区域的形状和/或尺寸以及与实际物理尺寸和/或形状相关的相关几何数据确定的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在概览图像(40)中被识别的样品载体部件的图像区域代表至少一个样品容器(11)，上下文数据(K)包括样品容器的物理形状和/或尺寸的指示，并且距离(z)基于至少一个样品容器(11)的图像区域的尺寸和/或形状以及基于样品容器的物理形状和/或尺寸的指示来确定。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行分类，其中将所述样品载体(10)的对象载体类型识别为特征(C)并且存储用于不同对象载体类型的上下文数据(K)在数据集(D)中。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将不同对象载体类型的对象载体高度(H)作为上下文数据(K)存储在数据集(D)中；并且样品参考平面(1)与参考平面(2)的距离(z)基于当前提供的对象载体类型的对象载体高度(H)确定。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述分类包...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：