用于产生亮度校正图像的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于产生亮度校正图像(KB)的方法，其中在各个情况下将物体(2)的至少两个校正图像片(TB1，...，TBn)捕获作为多个图像像素并且通过计算组合校正图像片。根据本发明专利技术，该方法的特征在于在捕获持续时间期间捕获每个校正图像片的图像数据，并且将物体(2)在第一校正图像片(TB1)的捕获持续时间期间横向于检测束路径的光轴在第一方向(R1)上位移至少一个图像像素，并且在其他校正图像片的捕获持续时间期间横向于所述检测束路径的光轴在第二方向(R2)上位移至少一个图像像素，第一方向和第二方向(R1，R2)所包含的角度中的较小者大于0

【技术实现步骤摘要】
用于产生亮度校正图像的方法和设备


[0001]本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的用于产生亮度校正图像的方法。此外，本专利技术涉及实行该方法的设备。

技术介绍

[0002]减少与系统相关的成像像差在许多成像方法中，尤其是在显微术中非常重要。举例而言，这样的成像像差可能是由利用的光学元件在相应束路径中的影响以及由于利用的检测器的技术原因而产生的。此外，样品保持件，例如(盖)玻片、载玻片、(微)滴定板或培养皿的底部，可能会导致例如不是直接由待成像的物体(样品)引起的成像像差。
[0003]捕获的图像中的亮度差异的校正(阴影；阴影校正)特别重要。举例而言，如果捕获多个图像片(片)，这特别地有影响，该多个图像片被拼接在一起以形成整个图像。在该过程中，单独图像片重叠特定面积(重叠区域；重叠)，使得可以基于其中包含的多次捕获的图像信息以位置准确度拼接图像片。如果图像片具有不同的亮度，则观察者将其感知为错误。
[0004]现有技术已经公开了多个用于校正亮度的方法。原理上，这些方法可以细分为两个类别：i)基于参考的方法和ii)纯计算方法。
[0005]基于参考的方法是基于参考图像(也称为亮度校正图像，下面称为校正图像)，例如均匀样品的参考图像，这应该导致均匀信号。无论如何都会发生的成像像差被包含在参考图像中，因此可以借助于从其中减去参考图像来校正样品的捕获图像。已知有许多用于产生参考图像的过程(例如，DE 102014 112 002A1).
[0006]代替参考图像的纯计算方法使用样品的已捕获图像，其包含成像像差。BaSiC工具(Peng等人于2017年发表的文献)软件提供了这样的方法的一个示例。
[0007]下面旨在强调基于参考的校正方法。
[0008]例如，所谓的基于相机的亮度校正可以实现为整体校正。在该过程中，诸如载玻片的样品保持器例如被定位在束路径中，使得没有样品的区域被捕获。光学条件对应于样品捕获期间的光学条件。举例而言，所选区域包含与样品相同的盖玻片和嵌入介质。该区域的捕获图像随后可以用作参考图像。该过程是特定于当前利用的物镜镜头，特别地用于在透射光下的常规图像捕获。
[0009]例如，刚刚描述的校正可以在多色实验中对每个单独的通道实行，并且找到在反射光荧光记录的校正下的特别应用。
[0010]可以以多种方式应用所描述的校正方法的修改。举例而言，可以捕获载玻片的无样品区域的多个图像片并且形成均值，例如以便消除图像中存在的样品污染或以便补偿图像片之间的方差。该过程可以以特定于通道的方式实现。
[0011]还可以捕获样品的多个图像片并从中确定参考图像。在这种情况下，假设的是，例如在形成均值的范围内图像结构被取消，并且仅保留关于阴影的信息。该过程特别地应用于复杂化或复杂的荧光图像，并且需要许多图像片，通常多于200个片。这需要带有期望荧光团和样品的载玻片，该载玻片的尺寸允许捕获足够多的图像片。在这种情况下，还可以进
行特定于通道的校正。
[0012]在另一变型中，聚焦在样品上，然后从束路径中移除载玻片。捕获“自由空间”的至少一个图像并且将其用作参考图像。
[0013]当校正荧光图像时会出现特殊的挑战，该荧光图像中要成像的样品由可激发荧光的分子(荧光团)标记。在这种情况下，应防止参考图像中的样品的固有结构在所述参考图像中表达。此外，如果可能的话，在产生参考图像期间应该不存在漂白，这可能导致在参考图像的创建与样品捕获之间的光学条件的偏差。

技术实现思路

[0014]本专利技术基于提出用于产生参考图像的其他选项的目的，通过该选项减少现有技术的缺点。
[0015]该目的通过用于产生亮度校正图像的方法来实现。此外，本专利技术包括实行该方法的设备。在下文中还阐述了有利的发展例。
[0016]为了产生亮度校正图像，物体的至少两个校正图像片在各个情况下被捕获作为多个图像像素。因此，每个图像片由多个图像像素(图片元素)构成。通过计算组合校正图像片以形成亮度校正图像。
[0017]根据本专利技术的方法的特征在于，在捕获持续时间期间捕获每个校正图像片的图像数据，并且将物体在第一校正图像片的捕获持续时间期间横向于检测束路径的光轴在第一方向上位移至少一个图像像素，并且在第二校正图像片的捕获持续时间期间横向于检测束路径的光轴在第二方向上位移至少一个图像像素，第一方向和第二方向所包含的角度中的较小者在0
°
与不超过90
°
之间，有利地在45
°
与高达90
°
之间。
[0018]捕获持续时间指定一持续时间，在该持续时间期间，通过检测器捕获图像，特别是校正图像片。在这种情况下，捕获持续时间可以是帧的持续时间和/或检测器快门的打开持续时间。因此，取决于检测束路径和检测器，捕获持续时间可以通过检测器的检测器元件的读出的时间控制来确定或者尤其机械地和电子地通过检测束路径的打开和关闭来确定，并且可以对此在这方面进行设定。在本专利技术的其他实施例中，还可以连接用于在没有机械遮蔽(没有“快门”)的情况下照射物体的光源。照明可以以例如用于激发荧光辐射的反射光来实现，或者在亮场中，特别是以透射光来实现。
[0019]可以通过可调节的样品台和/或通过枢转或移位检测束路径带来在物体与检测束路径之间的相对运动。有利地，相对运动由马达产生并且由样品台的运动引起。
[0020]本专利技术使用存在的模糊或拖尾图像结构的效果。为此，借助于物体在捕获持续时间期间如此显著地运动使得不再发生物体结构的清晰成像，来产生校正图像片的刻意模糊。
[0021]由于在第一方向或第二方向上的单一运动导致在所捕获的校正图像片中形成条纹，因此两个方向有利地相对于彼此成至少45
°
角，以便以高可靠性同样模糊通过计算将至少两个校正图像片组合的结果中包含的条纹形成。
[0022]由通过计算至少两个校正图像片的组合获得的亮度校正图像随后可以用于校正样品的捕获图像。
[0023]为了获得实际使用的亮度校正图像的足够质量，可以分析当前可用的亮度校正图
像，并且可以根据预先定义的质量准则进行评估。如果不满足质量准则，则可以通过计算将当前存在的亮度校正图像与物体的其他图像组合。可选地，可以重复该步骤，直到已经满足质量准则。亮度校正图像的方差是可能的质量准则。目的是产生低方差的亮度校正图像，因此其中存在亮度强度值的均匀分布。
[0024]还可以捕获其他校正图像片并且从中产生新的亮度校正图像，可选地还使用先前的亮度校正图像。在这种情况下，同样的是，例如，一旦亮度校正图像的方差足够小，就可以终止过程。
[0025]可以选择捕获持续时间(即在各个情况下捕获校正图像片的时间段)和/或第一方向与第二方向之间的角度，可选地同时考虑相应的预定义允许范围。以这种方式，在捕获校正图像片期间的参数可以适配于当前要求和/或质量准则的检验的结果。如果例如获得亮度校正图像的期望方差，则可以完成其他校正图像片的捕获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于产生亮度校正图像(KB)的方法，其中，
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在各个情况下物体(2)的至少两个校正图像片(TB1，...，TBn)被捕获作为多个图像像素，并且通过计算组合所述校正图像片(TB1，...，TBn)，其特征在于，
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在捕获持续时间期间捕获每个校正图像片(TB1,...,TBn)的图像数据，并且将所述物体(2)在第一校正图像片(TB1)的捕获持续时间期间横向于检测束路径的光轴在第一方向(R1)上位移至少一个图像像素，并且在其他校正图像片(TB1，...，TBn)的捕获持续时间期间横向于所述检测束路径的所述光轴在第二方向(R2)上位移至少一个图像像素，所述第一方向和所述第二方向(R1，R2)所包含的角度中的较小者大于0
°
且不超过90
°
。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，样品保持件被选择作为所述物体(2)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有发射待捕获检测辐射的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M纽曼，C索默，D克尼普，
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：