血细胞多模态成像装置、方法、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种血细胞多模态成像装置、方法、系统及存储介质，其成像装置包括显微镜筒、透射光源、落射光源、载物台；所述显微镜筒上从上至下还依次还安装有物镜、筒镜、滤光片组件和CMOS传感器；所述滤光片组件包括激发光滤光片、二向色镜、发射光滤光片。本发明专利技术通过选取合适的荧光染料的激发光、发射光波长和滤光片组件的带通波长，以及设计相应的成像装置、图像处理模块，在成像过程中不切换滤光片组件的情况下，实现光学和荧光多模态显微成像。实现光学和荧光多模态显微成像。实现光学和荧光多模态显微成像。

【技术实现步骤摘要】
血细胞多模态成像装置、方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及医学成像
，尤其涉及一种血细胞多模态成像装置、方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]血常规检查是临床医生诊断病情常用的辅助检查之一，通过观察血液中血细胞的形态和数量可以判断机体是否存在病毒感染、细菌感染、寄生虫感染及白血病等。尽管血细胞分析仪大大提高了血液检验工作效率，但通常它只能用于分类计数，不适用于观察细胞的形态和聚集程度，故医学镜检仍然是血液检验的重要方法。
[0003]传统的血液镜检需要根据检验的参数，采用不同的制片和观察方法。例如，红细胞和血小板计数通常等渗稀释后注入计数板观察；网织红细胞用煌焦油蓝等染色制作血涂片；白细胞用瑞特或姬姆萨染色制作血涂片，在高倍油镜下观察和辨识细胞形态，该方法会破坏血细胞活性。
[0004]而随着荧光显微成像技术的发展，荧光探针被用于对血细胞的遗传物质和特定蛋白进行染色，进而可在荧光图像上观察和分析血细胞形态。相比于传统血液镜检方法，荧光显微成像不需要经过反复染色清洗和固定等操作，并且不用破坏细胞的活性和形态。
[0005]目前，血细胞荧光显微成像系统往往只关注单模态的光学图像或者荧光图像。单模态的图像包含的特征维度少，使用时往往需要结合光学和荧光图像一起分析。通过计算机图像处理的方法可将两者融合，但由于光学和荧光信号的差异性，朴素的融合方法会降低一方或双方的信噪比，不利于观察分析。
[0006]目前的荧光显微镜仪器，例如明美MF43
‑
N，通常由载物台、微调和粗调焦、物镜、镜筒、筒镜、CMOS、透射光源、透射光准直镜、落射光源、落射光准直镜、滤光片组(激发滤光片、二向色镜、发射滤光片)组成，样品经过透射光路成像成明场图像，经落射光路成像成荧光图像，两种光路通过机械转盘带动滤光片组切换。由于成像过程切换滤光片组涉及机械运动，一方面，来回切换机械响应时间大于100ms，无法实时成像，另一方面，机械运动引入机械震动，导致显微尺度上细胞图像移位，需要额外的配准。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种血细胞多模态成像装置、方法、系统及存储介质，通过选取合适的荧光染料的激发光、发射光波长和滤光片组件的带通波长，以及设计相应的成像装置、图像处理模块，在成像过程中不切换滤光片组件的情况下，实现光学和荧光多模态显微成像。
[0008]为实现上述目的，采用以下技术方案：
[0009]一种血细胞多模态成像装置，包括显微镜筒、透射光源、落射光源、载物台；所述显微镜筒上从上至下还依次还安装有物镜、筒镜、滤光片组件和CMOS传感器；所述透射光源布置于物镜的上方，落射光源布置于显微镜筒的一侧，载物台布置于物镜与透射光源之间，所
述滤光片组件包括激发光滤光片、二向色镜、发射光滤光片；所述激发光滤光片与发射光滤光片彼此相互垂直布置，且激发光滤光片布置于落射光源的出光光路上，发射光滤光片布置于透射光源的出光光路上；所述二向色镜呈45
°
角倾斜摆放于发射光滤光片和激发光滤光片之间。
[0010]进一步地，所述透射光源为白光LED，落射光源为单色LED，两者的波长为：所使用荧光染料的激发光波长
±
10nm。
[0011]进一步地，所述激发光滤光片为窄带通滤光片，其中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，其带通为30nm；
[0012]所述二向色镜为窄带或长通二向色镜，且若为窄带二向色镜，其反射光中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，带宽为30nm，若为长通二向色镜，其反射光中心波长介于所使用荧光染料的激发光波长和发射光波长之间；
[0013]所述发射光滤光片为窄带或长通滤光片，且若为窄带滤光片，其反射光中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，带宽为30nm，若为长通滤光片，其反射光中心波长介于所使用荧光染料的激发光波长和发射光波长之间。
[0014]进一步地，所述二向色镜为长通二向色镜时，其反射光中心波长≈(所使用荧光染料的激发光波长+所使用荧光染料的发射光波长)/2；所述发射光滤光片为长通滤光片时，其反射光中心波长≈(所使用荧光染料的激发光波长+所使用荧光染料的发射光波长)/2。
[0015]还提供一种血细胞多模态成像方法，采用上述的血细胞多模态成像装置，包括如下步骤：
[0016]S1：对血细胞多模态成像装置进行初始化；
[0017]S2：基于初始化后的血细胞多模态成像装置对待检测样品进行实时成像，分别得到待检测样品的明场图像和荧光图像；
[0018]S3：将明场图像和荧光图像进行融合，以得到待检测样品的最终图像。
[0019]进一步地，所述S1具体包括如下步骤：
[0020]S11：打开透射光源、关闭落射光源；
[0021]S12：获取并记录第一曝光时间、第一白平衡参数；
[0022]S13：打开落射光源、关闭透射光源；
[0023]S14：获取并记录第二曝光时间、第二白平衡参数。
[0024]进一步地，所述S2具体包括如下步骤：
[0025]S21：将待检测样品放置于载物台，并打开透射光源、关闭落射光源；
[0026]S22：设置初始化阶段得到的第一曝光时间、第一白平衡参数；
[0027]S23：通过COMS传感器采集记录待检测样品的明场图像；
[0028]S24：打开落射光源、关闭透射光源，并设置初始化阶段得到的第二曝光时间、第二白平衡参数；
[0029]S25：通过COMS传感器采集记录待检测样品的荧光图像。
[0030]进一步地，所述S3具体包括如下步骤：
[0031]S31：将荧光图像按通道分割成F_R、F_G、F_B，并丢弃所使用荧光染料的激发光波长所在通道；
[0032]S32：对分割的荧光图像F_R、F_G进行gamma校正，分别得到校正后的新图像F_R_n、
F_G_n；
[0033]S33：将明场图像按通道分割成B_R、B_G、B_B；
[0034]S34：将分割的明场图像B_R和B_G合成为单一通道图像B_G_t；
[0035]S35：对图像B_G_t进行gamma校正并对校正后的图像取反，得到取反后的新图像B_G_n；
[0036]S36：将图像B_G_n、F_R_n和F_G_n进行合成，得到待检测样品的最终图像。
[0037]还提供一种血细胞多模态成像系统，包括上述的血细胞多模态成像装置，还包括图像处理模块；所述图像处理模块用于采用上述的图像融合方法将明场图像和荧光图像进行融合。
[0038]还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行，以使得具有所述处理器的计算机设备执行上述的图像融合方法。
[0039]采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
[0040]通过设计相应的成像装置和图像处理模块，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血细胞多模态成像装置，包括显微镜筒、透射光源、落射光源、载物台；所述显微镜筒上从上至下还依次还安装有物镜、筒镜、滤光片组件和CMOS传感器；所述透射光源布置于物镜的上方，落射光源布置于显微镜筒的一侧，载物台布置于物镜与透射光源之间，其特征在于，所述滤光片组件包括激发光滤光片、二向色镜、发射光滤光片；所述激发光滤光片与发射光滤光片彼此相互垂直布置，且激发光滤光片布置于落射光源的出光光路上，发射光滤光片布置于透射光源的出光光路上；所述二向色镜呈45
°
角倾斜摆放于发射光滤光片和激发光滤光片之间。2.根据权利要求1所述的血细胞多模态成像装置，其特征在于，所述透射光源为白光LED，落射光源为单色LED，两者的波长为：所使用荧光染料的激发光波长
±
10nm。3.根据权利要求1所述的血细胞多模态成像装置，其特征在于，所述激发光滤光片为窄带通滤光片，其中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，其带通为30nm；所述二向色镜为窄带或长通二向色镜，且若为窄带二向色镜，其反射光中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，带宽为30nm，若为长通二向色镜，其反射光中心波长介于所使用荧光染料的激发光波长和发射光波长之间；所述发射光滤光片为窄带或长通滤光片，且若为窄带滤光片，其反射光中心波长为所使用荧光染料的激发光波长，带宽为30nm，若为长通滤光片，其反射光中心波长介于所使用荧光染料的激发光波长和发射光波长之间。4.根据权利要求3所述的血细胞多模态成像装置，其特征在于，所述二向色镜为长通二向色镜时，其反射光中心波长≈(所使用荧光染料的激发光波长+所使用荧光染料的发射光波长)/2；所述发射光滤光片为长通滤光片时，其反射光中心波长≈(所使用荧光染料的激发光波长+所使用荧光染料的发射光波长)/2。5.一种血细胞多模态成像方法，采用权利要求1至4任意一项所述的血细胞多模态成像装置，其特征在于，包括如下步骤：S1：对血细胞多模态成像装置进行初始化；S2：基于初始化后的血细胞多模态成像装置对待检测样品进行实...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟辉，
申请(专利权)人：深圳艾米医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：