荧光显微镜系统和方法技术方案

一种荧光显微镜系统(100)包括光学检测系统(106)，该光学检测系统被配置成捕获样品(102)的原始图像(300)，该原始图像(300)包括多个像素，每个像素具有亮度值。荧光显微镜系统(100)还包括处理器(116)。处理器(116)被配置成确定原始图像(300)中的无效像素，为每个无效像素分配预定值，确定包括多个像素中除无效像素之外的大多数像素的亮度值的亮度值范围(410)，并基于所确定的亮度值范围(410)生成样品(102)的处理后的图像(306)。样品(102)的处理后的图像(306)。样品(102)的处理后的图像(306)。

【技术实现步骤摘要】
荧光显微镜系统和方法


[0001]本专利技术涉及荧光显微镜系统。本专利技术还涉及一种利用荧光显微镜系统生成样品的处理后的图像的方法。

技术介绍

[0002]荧光显微图像包括多个像素，每个像素对应于荧光显微测量的数据点。在大多数情况下，每个像素具有对应于检测到的荧光强度的亮度值。在其他情况下，荧光显微图像是例如借助于光谱解混算法的数学重构的结果。在这些情况下，每个像素还可以被分配置信度值，该置信度值代表算法已经确定相应像素的亮度值的确定性。
[0003]荧光显微图像的像素可能被认为是无效的原因有多种。例如，像素可能饱和，例如由于检测到的荧光强度超过了检测器的动态范围。也有可能在检测器读出期间出现误差，导致一个或多个像素具有与荧光强度不对应的亮度值。此外，如果在荧光强度的数学重构期间出现误差，导致与相应像素相关联的低置信度值，则像素可能被认为是无效的。无效像素是荧光显微图像中的伪像，在显示或进一步处理图像时必须考虑这些伪像。
[0004]在荧光显微术中，通常使用只利用检测器动态范围的小范围的弱信号工作。为了很好地显示该弱信号，选择包括该信号的亮度值范围，即包括关于样品的信息的亮度值范围，并将其扩展到显示单元的全动态范围。然而，由于无效像素不包括关于该样品的信息，该无效像素干扰亮度值范围的确定。

技术实现思路

[0005]因此，一个目的是提供一种荧光显微镜系统和一种利用荧光显微镜系统生成样品的处理后的图像的方法，其能够以可靠和鲁棒的方式从样品的原始图像中提取关于样品的相关信息。
[0006]前述目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求和以下描述中限定了有利的实施例。
[0007]所提出的荧光显微镜系统包括光学检测系统，光学检测系统被配置成捕获样品的原始图像。原始图像包括多个像素，每个像素具有亮度值。荧光显微镜系统还包括处理器。该处理器被配置成确定原始图像中的无效像素，为每个无效像素分配预定值，确定包括多个像素中的除无效像素之外的大多数像素的亮度值的亮度值范围，以及基于所确定的亮度值范围生成样品的处理后的图像。
[0008]预定值可以是数字亮度值、NaN或另一种数字或非数字数据类型。通过为无效像素分配预定值，对无效像素进行标记。由于预定值替换了无效像素的亮度值，所以不需要另外的存储器来存储某个像素是否有效的信息。此外，预定值可以容易地被普通的图像分析和处理程序过滤。因此，用预定值标记无效像素也增加了互操作性。
[0009]原始图像的所有非无效像素在下文中被称为有效像素。这些有效像素的亮度值对应于由荧光显微镜系统测量和/或确定的荧光强度。因此，有效像素包括关于用荧光显微镜
系统观察的样品的相关信息。当选择亮度值范围时，预定值被排除。换句话说：通过排除预定值，当确定亮度范围时，仅考虑有效像素，即最可能包含关于样品的相关信息的像素。由此，荧光显微镜系统以可靠和鲁棒的方式从原始图像中提取关于样品的相关信息。然后，基于亮度值范围，例如通过将亮度值范围扩展或拓展到全动态范围，来生成处理后的图像。
[0010]在优选实施例中，处理器被配置成为亮度值范围中的每个亮度值分配不同的颜色值，并基于所述分配生成处理后的图像作为伪彩色图像。优选地，所有颜色值具有相同的色调。在此实施例中，荧光显微镜系统通过向用户呈现样品的彩色图像来帮助用户识别处理后的图像中的相关信息。因此，荧光显微镜系统使用户更高效地工作。
[0011]在另一个优选实施例中，处理器被配置成为预定值分配预定颜色值，并基于所述分配生成处理后的图像作为伪彩色图像。优选地，预定颜色值是颜色值范围的色调的补色。在此实施例中，无效像素在处理后的图像中被突出显示。这允许用户快速识别它们，并允许用户更高效地工作。
[0012]在另一个优选实施例中，荧光显微镜系统具有存储器元件。存储器元件包括至少一个查找表。查找表将亮度值与颜色值相关。处理器被配置成基于查找表生成处理后的图像作为伪彩色图像。在此实施例中，原始图像的亮度值与处理后的图像的颜色值之间的关系以查找表的形式被存储。备选地，原始图像的亮度值与处理后的图像的颜色值之间的关系可以以函数关系的形式存储。
[0013]在另一个优选实施例中，处理器被配置成确定原始图像的像素是否饱和，并将每个饱和像素确定为无效像素之一。当原始图像的像素的亮度值处于最大值时，原始图像的像素是饱和的。这意味着，例如，在与相应像素对应的检测器位置接收的荧光强度超过了检测器的动态范围。高荧光强度可能例如是样品中密集的蛋白质积聚的结果。因此，荧光强度的实际值可能远高于检测到的最大值。因此，饱和像素不代表实际数据，并且需要被丢弃，即被确定为无效的。
[0014]在另一个优选实施例中，处理器被配置成确定原始图像的像素的亮度值是否是计算误差的结果和/或检测误差的结果，并且将每个这样的像素确定为无效像素之一。计算误差可能例如在光谱解混期间出现。检测误差的示例是光片伪像。计算误差和检测误差都不代表实际数据，并且因此需要确定为无效的。
[0015]在另一个优选实施例中，处理器被配置成确定原始图像的每个像素的置信度值，并将置信度值低于预定阈值的每个像素确定为无效像素之一。在此实施例中，可以使用例如机器学习算法来获得原始图像，该机器学习算法为原始图像的每个像素分配置信度值。置信度值是处理器确定相应像素的亮度值的确定性的度量。置信度值越低，数据越不可信。因此，通过忽略具有低置信度值的像素，处理后的图像变得更能代表实际样品。
[0016]在另一个优选实施例中，处理器被配置成在处理器为每个无效像素分配预定值之后确定原始图像的亮度直方图，亮度直方图包括每个亮度值的像素数。处理器被配置成基于亮度直方图确定亮度值范围。特别地，处理器被配置成从亮度直方图中排除预定亮度值。亮度直方图为每个亮度值计数原始图像的像素数。通过分析亮度直方图，特别是亮度直方图曲线中的峰和谷，处理器可以确定亮度值范围。
[0017]在另一个优选实施例中，预定值是最小亮度值或最大亮度值。最小亮度值和最大亮度值都不可能包含关于样品的实际信息。因此，最小亮度值和最大亮度值可以用来标记
无效像素，而不会丢失实际信息。这节省了存储器，因为无效像素的亮度值被替换。
[0018]在另一个优选实施例中，荧光显微镜系统包括照明系统，该照明系统被配置成发射激发光以激发位于样品内的至少一种荧光团。光学检测系统被配置成基于受激荧光团发射的荧光生成原始图像。在此实施例中，原始图像的亮度值对应于受激荧光团发射的荧光的强度。照明系统可以包括一个或多个光源，特别是相干光源，光源被配置成发射激发光。当照明系统包括两个或更多个不同的光源时，每个光源可以被配置成产生特定的激发光。备选地，照明系统可以包括白光源和可互换的滤光器单元，该滤光器单元包括两个或更多个滤光器，这些滤光器阻挡除单一波长或波长范围之外的白光的所有波长，以便生成不同的激发光。
[0019]在另一个优选实施例中，荧光显微镜系统被配置用于荧光宽视场显微术。附加地或备选地，荧光显微镜系统被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光显微镜系统(100)，包括：光学检测系统(106)，所述光学检测系统(106)被配置成捕获样品(102)的原始图像(300)，所述原始图像(300)包括多个像素，每个像素具有亮度值；以及处理器(116)，所述处理器(116)被配置成确定所述原始图像(300)中的无效像素；为每个无效像素分配预定值；确定包括所述多个像素中除所述无效像素之外的大多数像素的亮度值的亮度值范围(410)；以及基于确定的所述亮度值范围(410)生成所述样品(102)的处理后的图像(306)。2.根据权利要求1所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述处理器(116)被配置成为所述亮度值范围(410)中的每个亮度值分配不同的颜色值，并且基于所述分配生成所述处理后的图像(306)作为伪彩色图像。3.根据权利要求2所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述处理器(116)被配置成为所述预定值分配预定颜色值，并且基于所述分配生成所述处理后的图像(306)作为伪彩色图像。4.根据权利要求3所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述预定颜色值是所述颜色值范围的色调的补色。5.根据权利要求2至4中任一项所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述荧光显微镜系统(100)具有存储器元件，所述存储器元件包括至少一个查找表；其中所述查找表将亮度值与颜色值相关；并且其中所述处理器(116)被配置成基于所述查找表生成所述处理后的图像(306)作为伪彩色图像。6.根据前述权利要求中任一项所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述处理器(116)被配置成确定所述原始图像(300)的像素是否饱和，并将每个饱和像素确定为所述无效像素之一。7.根据前述权利要求中任一项所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述处理器(116)被配置成确定所述原始图像(300)的像素的所述亮度值是否是计算误差的结果和/或检测误差的结果，并且将每个这样的像素确定为所述无效像素之一。8.根据前述权利要求中任一项所述的荧光显微镜系统(100)，其中，所述处理器(116)被配置成确定所述原始图像(300)的每个像素的置信度值，并将置信度值低于预定阈值的每个像素确...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯，
申请(专利权)人：莱卡微系统CMS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：