一种运动微粒成像探测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种运动微粒成像探测系统，涉及微粒探测技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种运动微粒成像探测系统


[0001]本专利技术涉及微粒探测
，具体而言，涉及一种运动微粒成像探测系统
。

技术介绍

[0002]不同于对静态细胞显微成像技术，流式细胞成像技术要求对高速运动的细胞进行拍摄，细胞流速通常高达数米或数十米每秒，为了实现在极短时间内有效完成对运动细胞的成像探测和数据读出，现有技术公开了一种面阵成像的解决方案，该方案采用一体式高速相机进行像素矩阵拍摄，直接获取二维图像，尽管能够有效规避诸如畸变
、
像差等成像缺陷，但由于一体式高速相机以数据覆盖的方式将图像数据存储在内置的存储器中（即存储器满载后，新数据通过覆盖旧数据实现存储），以致用户需要经常性中断作业，确保在存储器满载前取出存储器并导出图像数据，以避免旧数据丢失，导致无法实现长时间持续作业且图像数据依赖存储器进行读写无法实时传输图像数据
。
[0003]针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种运动微粒成像探测系统，能够长时间持续作业且能够实时传输图像数据
。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种运动微粒成像探测系统，包括用于驱动微粒以给定速度经过观测区域的微粒运动模块，还包括：光学模块，所述光学模块包括分体式高速相机，所述分体式高速相机用于拍摄所述观测区域中的微粒；信息流转模块，所述信息流转模块包括图像采集卡，所述图像采集卡基于
GenTL
协议通过多路
CXPr/>‑6接口接收所述分体式高速相机传输的图像数据流并生成图像数据；所述光学模块还包括激光器
、
声光调制器
、
反射镜
、
物镜
、
滤光片和成像透镜组，所述声光调制器用于对所述激光器发出的激光进行调制，所述反射镜用于将调制后的激光反射到位于所述观测区域的微粒上以使微粒激发出荧光；所述物镜正对于所述观测区域；所述分体式高速相机用于依次透过所述成像透镜组和所述滤光片从所述物镜中拍摄微粒；所述运动微粒成像探测系统还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括计算机，所述计算机用于通过
PICe
接口接收所述图像采集卡传输的所述图像数据并基于所述图像数据构建单帧图像；所述分体式高速相机的成像分辨率满足以下条件：；其中，为所述分体式高速相机的成像分辨率的最小值，为所述物镜的放大倍数，为微粒的直径，为所述分体式高速相机的像素尺寸
。
[0006]本专利技术提供的运动微粒成像探测系统基于分体式高速相机结合基于
GenTL
协议的
多路
CXP
‑6接口达到长时间持续作业并实时传输图像数据的效果；同时，上述条件作为实施准则一能够确保成像分辨率满足要求，以此保证匹配拍摄尺寸，从而保证分体式高速相机能够拍得到高速运动的微粒
。
[0007]进一步的，在成像时，所述分体式高速相机的成像靶面中微粒对应占据的像素数量满足以下条件：；其中，为所述分体式高速相机的成像靶面中微粒对应占据的像素数量，为物方的最小空间分辨率，为所述物镜的放大倍数，为所述分体式高速相机的像素尺寸
。
[0008]上述条件作为实施准则二能够确保所拍摄到的图像中所显示的微粒足够清晰，从而保证分体式高速相机能够拍得清高速运动的微粒
。
[0009]进一步的，在成像时，所述分体式高速相机的成像靶面中微粒在曝光时间内移动的像素距离满足以下条件：；；其中，为所述分体式高速相机的成像靶面中微粒在曝光时间内移动的像素距离，为拍摄所需的曝光时间，为微粒的运动速度，为所述分体式高速相机内置的最小曝光时间，为调制后激光的脉冲时间，为所述物镜的放大倍数，为所述分体式高速相机的像素尺寸
。
[0010]上述条件作为实施准则三能够确保所拍摄到的图像中所显示的微粒不出现拖尾现象，从而进一步保证分体式高速相机能够拍得清高速运动的微粒
。
[0011]进一步的，所述分体式高速相机
、
所述图像采集卡和所述计算机之间的传输带宽满足以下条件：；；其中，为所述图像采集卡和所述计算机之间的传输带宽，为所述分体式高速相机和所述图像采集卡之间的传输带宽，为所述分体式高速相机拍摄图像的传输带宽，为一帧图像的颜色通道数量，为每个像素的比特数，为所述分体式高速相机的分辨率，为所述分体式高速相机的帧率
。
[0012]进一步的，所述分体式高速相机的抓帧器需要满足以下条件：；；其中，为所述分体式高速相机每次读出的图像数据条纹行数，为所述抓帧器
每次读出的图像数据条纹行数，为第
i
个所述抓帧器读出数据的偏移量，为所述抓帧器的总数量
。
[0013]进一步的，所述计算机构建单帧图像的步骤包括：多个所述抓帧器依次循环读出偶数行图像数据条纹并将第一次读出的图像数据条纹填充到待填充区域的中心位置，且将第一次之后读出的图像数据条纹拆分为行数相同的两组后分别填充在所述待填充区域的中心位置的列向两侧，直至所述待填充区域被完全填充得到所述单帧图像
。
[0014]进一步的，所述微粒运动模块为流体池
、
微流控芯片或转盘中的任意一种
。
[0015]由上可知，本专利技术提供的运动微粒成像探测系统采用分体式高速相机获取图像数据，结合
GenTL
协议和多路
CXP
‑6接口的使用实现图像数据流快速输入和输出，进而实现实时输出图像数据，避免了内置存储器的使用，从而使得整个运动微粒成像探测系统能够长时间持续作业
。
[0016]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解
。
本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书
、
以及附图中所特别指出的结构来实现和获得
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的运动微粒成像探测系统的其中一种结构示意图
。
[0018]图2为本专利技术实施例提供的运动微粒成像探测系统的另一种结构示意图
。
[0019]图3为本专利技术实施例中单帧图像构建过程的示意图
。
[0020]图4为本专利技术实施例中的流体池的结构示意图
。
[0021]图5为本专利技术实施例中的微流控芯片的结构示意图
。
[0022]图6为本专利技术实施例中的转盘的结构示意图
。
[0023]图7为本专利技术实施例中的光学模块的结构示意图
。
[0024]图8为本专利技术实施例中微粒以
1m/s
的速度运动时经离差归一化处理后得到的图像
。
[0025]图9为本专利技术实施例中微粒以
3m/s
的速度运动时经离差归一化处理后得到的图像
。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种运动微粒成像探测系统
,
包括用于驱动微粒以给定速度经过观测区域的微粒运动模块（
100
），其特征在于，还包括：光学模块（
200
），所述光学模块（
200
）包括分体式高速相机（
210
），所述分体式高速相机（
210
）用于拍摄所述观测区域中的微粒；信息流转模块（
300
），所述信息流转模块（
300
）包括图像采集卡，所述图像采集卡基于
GenTL
协议通过多路
CXP
‑6接口接收所述分体式高速相机（
210
）传输的图像数据流并生成图像数据；所述光学模块（
200
）还包括激光器（
220
）
、
声光调制器（
230
）
、
反射镜（
240
）
、
物镜（
250
）
、
滤光片（
260
）和成像透镜组（
270
），所述声光调制器（
230
）用于对所述激光器（
220
）发出的激光进行调制，所述反射镜（
240
）用于将调制后的激光反射到位于所述观测区域的微粒上以使微粒激发出荧光；所述物镜（
250
）正对于所述观测区域；所述分体式高速相机（
210
）用于依次透过所述成像透镜组（
270
）和所述滤光片（
260
）从所述物镜中拍摄微粒；所述运动微粒成像探测系统还包括图像处理模块（
400
），所述图像处理模块（
400
）包括计算机，所述计算机用于通过
PICe
接口接收所述图像采集卡传输的所述图像数据并基于所述图像数据构建单帧图像；所述分体式高速相机的成像分辨率满足以下条件：；其中，为所述分体式高速相机的成像分辨率的最小值，为所述物镜的放大倍数，为微粒的直径，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启伟，王策，张宸瑄，崔思静，陈忠祥，侯冲，陈柯屹，陈丽敏，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：