用于确定样品载体方向的显微镜系统和方法技术方案

在一种用于确定显微镜(1)的样品载体(7)方向的计算机实施方法中，接收显示具有多个样品区域(8)的样品载体(7)的至少一部分的概览图像(20)。为了定位预定的结构(30)，对概览图像(20)进行了评估。对显示至少一个预定结构(30)的至少一个图像区域(25)进行分析，以计算(P5)方向指示(O)，该方向指示可区分样品载体(7)相对于彼此旋转180

【技术实现步骤摘要】
用于确定样品载体方向的显微镜系统和方法


[0001]本
技术实现思路
涉及一种用于确定样品载体方向的显微镜系统和方法。

技术介绍

[0002]现代显微镜经常包括一个安装在显微镜支架上的概览相机，它可以拍摄样品载体的概览图像。概览相机是在实际的系统照相机(显微镜照相机)之外提供的，系统照相机(显微镜照相机)通过显微镜物镜以更高的放大率拍摄图像。概览图像在工作流程自动化和改善导航方面发挥着越来越重要的作用。例如，在半自动化的样品导航中，显微镜用户通过概览图像指定多个样品区域中的哪一个将通过显微镜的电动样品台定位在显微镜照相机的视野内。
[0003]样品载体可以是(例如)具有多个孔/样品容器的微孔板。自动化或导航通常涉及概览图像中样品容器的定位，例如，使用机器学习的图像分割方法。在软件中为每个定位的样品容器指定一个标识，例如，指示样品容器的列和行，如"A5"或"C3"。通常也为样品载体本身上的样品容器指定一个标识；例如，每一列和每一行的样品容器可以以"A、B、C..."和"1、2、3..."的方式标识，或者分别为个别样品容器在相关的样品容器旁边指定标识。在软件中分配的名称与样品载体上的标识不一致会产生错误的风险。当样品载体在样品台或样品台的支撑架上以不同的方向排列时，这种风险尤其会产生。例如，样品载体通常可以被定位在相对于彼此旋转180
°
的方向上。根据这些相差180
°
的方向，样品载体的一个特定角落在所拍摄的概览图像中(尤其是左上角或右下角)。软件通常不区分这些相差180
°
的方向。因此，根据样品载体在样品台上的排列方向，特定样品容器的标识在概览图像中是不同的。如果样品载体上标有"A1"的孔(well)在样品台上的方向不正确，软件就会将其标示为"H12"。当软件中的样品容器的标识与样品载体上的样品容器的标识不一致时，混淆样品容器的风险就会增加。
[0004]这个问题在长期研究的背景下特别重要，因为在长期研究中，在许多情况下以时间间隔地将同一样品载体放置在样品台上。如果用户在一系列的测量过程中，无意地为同一样品载体选择了不同的方向，软件所指定的标识就会错误。例如，软件会错误地认为，在前面的概览图像中位于左上方的样品容器和在随后的概览图像中位于左上方的样品容器是相同的。因此，在长期实验中以不同方向的样品载体进行的测量会产生不正确的结果。
[0005]因此，样品载体的方向最好是手动检查。然而，如果在长期实验中的不同天进行的测量中忘记了这种手动检查或没有正确地进行手动检查，那么测量结果就会因样品容器的不正确匹配而被伪造(befalsified)，而在最坏的情况下，这种情况还不会被注意到。上面描述的问题是在与本专利技术有关的初步研究中确定的，不一定代表已发表的现有技术。请参考以下现有技术的文件作为本专利技术的背景。申请号为DE102020126602A1的德国专利，于2020年10月9日提交，描述了一种用于定位微孔板的样品孔的机器学习模型。DE102017111718A1描述了采用不同的光照拍摄至少两幅概览图像。在这些概览图像中定位了样品载体的感兴趣结构，特别是样品载体上的文字或盖玻片。可以利用局部结构并通过
一个可移动的样品台来对样品进行一个粗略地定位。

技术实现思路

[0006]可以认为本专利技术的目的是提出一种显微镜系统和方法，它以可靠的方式检测样品载体的不正确方向。
[0007]这一目的是通过本专利技术的方法和本专利技术的显微镜系统来实现的。
[0008]在本专利技术的确定显微镜的样品载体方向的计算机实施方法中，接收概览图像，该概览图像显示了样品载体的至少一部分，该样品载体具有多个样品区域。为了定位预定结构，对该概览图像进行评估。对显示了至少一个预定结构的至少一个图像区域进行分析，以计算出一个方向指示，该方向指示可区分样品载体相对于彼此旋转180
°
的方向。
[0009]用于确定显微镜的样品载体的方向的另一种计算机实施方法可以基于端到端学习过程。在该方法中，接收概览图像，该概览图像显示了样品载体的至少一部分，该样品载体具有多个样品区域。样品载体的方向是通过学习模型建立的，该模型被训练为从输入的概览图像中计算出样品载体的方向指示，其中，方向指示可区分样品载体相对于彼此旋转180
°
的方向。
[0010]本专利技术的显微镜系统包括一个用于图像拍摄的显微镜和一个计算设备，该计算设备用于执行本专利技术的计算机实施方法的其中之一。
[0011]本专利技术的计算机程序包括命令，当该程序由计算机执行时，命令使所述计算机执行本专利技术的计算机实施方法的其中之一。
[0012]与传统的图像分析结果不同的是，方向指示至少可以区分样品载体相对于彼此旋转180
°
的方向。以已知的方式对样品载体进行分割或对概览图像中的样品载体的边缘进行定位，将无法区分样品载体是否旋转了180
°
。这尤其适用于典型的矩形样品载体或其他样品载体，这些其他样品载体在旋转180
°
或镜像时具有对称的外边缘和/或对称的样品区域排列形式。如果在这些情况下(例如在概览图像中确定了盖玻片边缘或样品载体边缘的方向)，这并不能提供任何信息，以说明相对于彼此旋转180
°
的两个方向中的哪一个目前适用于样品台上的样品载体。相反，本专利技术确定的方向指示可以区分样品载体的这些方向。
[0013]在本公开中，方向可以理解为围绕显微镜的光轴的方向或旋转。当物镜以Z方向观察样品载体时，要相互区分的方向位于同一XY平面。因此，相对于彼此旋转180
°
的样品载体的方向与样品载体被颠倒(例如其顶部和底部的颠倒)的情况无关。
[0014]可选实施例
[0015]为了便于更好地理解本专利技术，将首先解释术语"样品载体"和"样品区域"。
[0016]样品载体的样品区域：样品区域通常是样品载体上不同的、在空间上分开的区域，待分析的样品可以位于这些区域。样品区域可以是离散的样品室，这些样品室通过壁彼此分开。另外，样品区域也可以是没有墙的独立区域；例如，通过不同的或空间上独立的基底或营养液，可以在器皿(dish)里创建不同的样品区域。
[0017]样品载体：样品载体可以理解为一种基底，它可以在多个彼此不同的位置容纳或支持要分析的各自的样品。例如，一个样品载体可以是一个多孔板(微量滴定板)，它包括以多个孔/样品容器形式存在的样品区域。样品载体也可以是室式载玻片，该室式载玻片包括以多个独立的、特别是矩形的样品容器形式存在的样品区域。载玻、培养皿或其他容器也可
以作为样品载体使用。
[0018]利用方向指示来正确分配样品区域
[0019]可以将概览图像中的定位后的样品区域分配给识别系统的识别器(例如数字)，该识别系统与计算出的样品载体的方向指示相关。编号可以从(例如)概览图像中的左上角或右下角的最小的数字开始，该左上角或右下角取决于方向指示。在此背景下，标识符或数字可以理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机实现的方法，用于确定显微镜(1)的样品载体(7)的方向，包括：接收(P1)概览图像(20)，显示具有多个样品区域(8)的样品载体(7)的至少一部分；评估(P2)概览图像(20)，以定位预定结构(30)；其特征在于，分析(P4)至少一个图像区域(25)，以便计算(P5)方向指示(O)，图像区域(25)显示至少一个预定结构(30)；该方向指示区分样品载体(7)相对彼此旋转180
°
的方向(O1,O2)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：根据计算出的方向指示(O)的不同，将标识符(36)分配给不同的定位后的样品区域(8)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，方向指示(O)说明是否存在正确的方向(O1)或相对于正确方向旋转了180
°
的不正确的方向(O2)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，正确方向(O1)指定了样品载体(7)的方向，其中样品载体(7)在显微镜(1)的样品台(6)上的排列方式是，当显微镜(1)前面的用户观看时，样品载体(7)上的数字或字母不会倒置；而不正确方向(O2)指定的方向是，当显微镜(1)前面的用户观看时，样品载体(7)上的数字或字母会倒置；或者，其中，正确方向(O1)指定了样品载体(7)的方向，其中样品载体(7)的方向性特征(32)位于样品台(6)上的支撑架的相关的方向性特征处；而不正确方向(O2)指定了样品载体(7)的方向性特征(32)不位于样品台(6)上支撑架的相关的方向性特征处的方向。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在方向指示(O)指示了正确方向(O1)的情况下，以第一序列向概览图像(20)中的定位后的样品区域(8)提供标识符(36)，而在方向指示(O)指示不正确方向的情况下，以第二序列向概览图像(20)中的定位后的样品区域(8)提供标识符(36)，其中第二序列是第一序列的颠倒。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：对概览图像(20)进行分割，以便对样品区域(8)进行定位；基于概览图像(20)生成导航图，其中在导航图中标记定位后的样品区域(8)并提供标识符(36)；其中，用户在导航图中选择样品区域(8)，此时移动显微镜的样品台(6)，以便显微镜(1)的光轴穿过所选定的样品区域(8)。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，其中，样品台(6)的位置设置随计算出的方向指示(O)来调整。8.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，其中，预定的结构(30)包括以下一项或多项：
‑
样品区域的名称(31)；
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样品载体(7)表面的光反射；
‑

【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：