【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及成像设备。此外，本专利技术涉及用于对样本成像的方法和计算机程序产品。
技术介绍
1、在荧光显微镜中，荧光团用于标记样本的特征，例如细胞壁和细胞核。荧光团可以被激发光激发，通常是被特定波长的光激发，以发出荧光。此荧光可以用来生成样本的图像。用荧光团标记样本中的特征，从而使此特征对荧光成像可见。通常，样本的每个特征用不同的荧光团标记，以便区分它。例如，样本中的所有细胞壁用一种荧光团标记，而所有细胞核用不同的荧光团标记。不同的荧光团具有不同的发射特性，由此可以识别荧光团以及荧光团所附着的特征。
2、通常，不同的荧光团被依次成像。这意味着每个不同的荧光团在单独的成像步骤中被各别地激发和成像。然而，顺序成像是耗时的，并由于重复的曝光，对样本造成压力。另一种区分不同荧光团的方法是将由样本发出的荧光分离到不同的光谱通道中，每个光谱通道包含括不同的波段。然而，这并不能减少对样本的压力，因为每个不同的荧光团仍然必须单独被激发。
技术实现思路
1、因此，目的是提供成像设备和对样本成像的方法，使样本的荧光成像更快，并且对样本的压力更小。
2、上述目的通过独立权利要求的主题实现。在从属权利要求和以下描述中定义有利的实施例。
3、所提出的用于对样本成像的成像设备包括激发单元，激发单元被配置为发射激发光，用于激发附着至样本的第一特征和样本的至少一个第二特征的荧光团。成像设备的检测单元被配置为接收来自被激发的荧光团的荧光，并从接收的荧光生成至少一个荧光图像。成像
4、成像设备被配置为通过荧光成像对第一特征和第二特征进行成像。为了对第一特征和第二特征成像，首先用相同的荧光团标记第一特征和第二特征。然后用激发光激发荧光团以发出荧光。荧光被检测单元接收，并且检测单元生成荧光图像。荧光图像包括第一特征和第二特征。为了区分第一特征和第二特征，执行图像分割。基于图像分割，控制器确定与第一特征相对应的第一图像区域，以及与第二特征相对应的第二图像区域。然后，控制器生成包括第一特征的第一图像和包括第二特征的第二图像。可替代地，或者另外，控制器生成包括第一特征和第二特征的合成图像。使用所提出的成像设备，在单个成像步骤中对第一特征和第二特征进行成像。这比连续对第一特征和第二特征成像要快得多。此外，样本仅用激发光照射一次，导致较少的曝光和对样本的较少压力。
5、成像设备可被配置为对样本的附加特征成像。还可以用与第一特征和第二特征相同的荧光团标记一些附加特征。对于用相同荧光团标记的每个附加特征，控制器被配置为基于图像分割确定与附加特征对应的附加图像区域。
6、根据实施例，控制器被配置为基于第一特征和/或第二特征的先验知识执行图像分割。在本实施例中，样本的特征通过已知性质来识别。例如，特征可以通过它们的形状、大小和/或结构来识别。由于某些生物结构影响荧光团的发射特性，特征也可以通过发出的荧光的强度来识别。特别地，控制器被配置为使用包括至少第一特征和第二特征的已知属性的数据库来执行图像分割。优选地，控制器被配置为不使用机器学习执行图像分割。与其他图像分割方法相比，基于已知属性的图像分割的速度更快，计算量更少。
7、根据另一个实施例，检测单元被配置为从接收的荧光检测多个荧光发射信号。控制器可以被配置为通过选择性地将荧光发射信号中的每个分配给与第一特征相关联的第一图像区域或与第二特征相关联的第二图像区域来执行图像分割。荧光发射信号各自对应于来自样本的相同附近的接收的荧光的多个光子。通过组合荧光发射信号，可以生成荧光图像。在本实施例中，第一图像区域和第二图像区域各自包括多个荧光发射信号的一部分。通过识别哪个荧光发射信号对应于从第一结构发出的荧光以及哪个荧光发射信号对应于从第二结构发出的荧光来执行图像分割。此识别可以特别地基于相邻荧光发射信号对应的图像区域。此识别也可以基于荧光的发射特性，例如强度。
8、根据另一个实施例，荧光图像包括像素。每个像素可以对应于荧光发射信号中的一个或多个。控制器可以被配置为基于图像分割确定与第一图像区域相对应的荧光图像的像素，以及与第二图像区域相对应的荧光图像的像素。在本实施例中，第一图像区域和第二图像区域各自包括荧光图像的像素的集合。由于每个像素可以对应于多于一个荧光发射信号，因此一些像素可以是第一图像区域和第二图像区域二者的一部分。在这种情况下，控制器可以确定所讨论的像素被分配到第一图像区域或第二图像区域。分配可以基于例如荧光发射信号的强度或光子计数。分配也可以基于相邻像素对应于的图像区域。像素是一种以易于检索的方式存储图像数据的简单方法。然而，存在替代方案。例如，荧光图像也可以是包括体素或点云的体积图像，其中每个体素或点云的每个点对应于荧光发射信号中的一个或多个。
9、根据另一个实施例，第一图像和第二图像为假彩色图像。第一图像具有第一颜色，以及第二图像具有第二颜色，第二颜色与第一颜色不同。在本实施例中，以不同的颜色提供第一图像和第二图像。这有助于用户区分第一特征和第二特征，从而使成像设备更易于使用。
10、根据另一个实施例，合成图像为假彩色图像。合成图像中的第一图像区域具有第一颜色，以及合成图像中的第二图像区域具有第二颜色。第一特征在合成图像中具有第一颜色，而第二特征在合成图像中具有第二颜色。这有助于用户区分合成图像中的第一特征和第二特征，从而使成像设备更易于使用。
11、根据另一个实施例，激发单元被配置为发射第二激发光，用于激发附着于样本的第三特征的第二荧光团。检测单元被配置为将接收的荧光分离到至少两个光谱通道，第一光谱通道与包括第一荧光团的至少一部分发射光谱的第一波段相对应，以及第二光谱通道与包括第二荧光团的至少一部分发射光谱的第二波段相对应。检测单元进一步被配置为基于在第一光谱通道中接收的荧光生成第一荧光图像，以及基于在第二光谱通道中接收的荧光生成第二荧光图像。优选地，第一波段和第二波段不重叠。
12、在本实施例中，成像设备被配置为还通过荧光成像对第三特征进行成像。第一特征和第二特征用相同的第一荧光团标记，而第三特征用不同于第一荧光团的第二荧光团标记。然后这两个荧光团被激发单元激发以发出荧光。荧光由检测单元接收并分离到第一光谱通道和第二光谱通道。第一荧光图像基于第一光谱通道生成，并且包括第一特征和第二特征。第二荧光图像基于第二光谱通道生成，并包括第三特征。从第一荧光图像并且基于图像分割，确定第一图像区域和第二图像区域。这允许区分第一特征和第二特征，尽管它们在相同的光谱通道中被成像。优选地，不为第二通道执行图像分割。可以说，第一图像区域和第二图像区域形成两个虚拟的光谱通道。因此，成像设备可最佳地利用可用的光谱通道。虽然样本被照射两次，但光暴露本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对样本(102)成像的成像设备(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的成像设备(100)，其中控制器(122)被配置为基于第一特征(104)和/或第二特征(106)的先验知识执行图像分割。
3.根据权利要求1或2所述的成像设备(100)，其中检测单元(112)被配置为从接收的荧光(120)检测多个荧光发射信号；以及其中，控制器(122)被配置为通过选择性地将荧光发射信号的每个分配给与第一特征(104)相关联的第一图像区域(104’)或与第二特征(106)相关联的第二图像区域(106’)来执行图像分割。
4.根据权利要求3所述的成像设备(100)，其中荧光图像包括像素，每个像素对应于荧光发射信号中的一个或多个；以及其中，控制器(122)被配置为基于图像分割确定与第一图像区域(104’)相对应的荧光图像的像素，以及与第二图像区域(106’)相对应的荧光图像的像素。
5.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中第一图像(400)以及第二图像(500)为假彩色图像；其中，第一图像(400)具有第一颜色，以及第
6.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中合成图像(128，700)为假彩色图像；以及其中合成图像(128，700)中的第一图像区域(104’)具有第一颜色，以及合成图像(128，700)中的第二图像区域(106’)具有第二颜色。
7.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中，激发单元(110)被配置为发射第二激发光(111)，用于激发附着至样本(102)的第三特征(108)的第二荧光团；以及其中，检测单元(112)被配置为将接收的荧光(120)分离到至少两个光谱通道，第一光谱通道与包括第一荧光团的至少一部分发射光谱的第一波段相对应，以及第二光谱通道与包括第二荧光团的至少一部分发射光谱的第二波段相对应；基于在第一光谱通道中接收的荧光(120)生成第一荧光图像(300)；并基于在第二光谱通道中接收的荧光(120)生成第二荧光图像(600)。
8.根据权利要求7所述的成像设备(100)，其中光学检测单元(112)包括至少两个检测器元件以及分束器(116)，分束器(116)被配置为将接收的具有第一波段中的波长的荧光(120)引导到第一检测器元件(118a)上，并将接收的具有第二波段中的波长的光引导到第二检测器元件(118b)上。
9.根据权利要求7或8所述的成像设备(100)，其中控制器(122)被配置为生成至少包括第一图像区域(104’)、第二图像区域(106’)并基于第二荧光图像(600)的合成图像(128，700)；其中，第一图像区域(104’)具有第一颜色，第二图像区域(106’)具有第二颜色，以及第二荧光图像(600)具有第三颜色，第三颜色不同于第一颜色以及第二颜色。
10.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中控制器(122)被配置为至少基于第一图像区域(104’)以及第二图像区域(106’)确定荧光图像的背景区域，并从第一图像(400)、第二图像(500)、合成图像(128，700)、第一荧光图像(300)和/或第二荧光图像(600)中去除背景区域。
11.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中成像设备(100)是显微镜。
12.一种用于对样本(102)成像的方法，包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述的方法，包括以下附加步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其中方法是实验的一部分，其中第一特征(104)以及第二特征(106)的可能变化与实验的相关性低于第三特征(108)的变化。
15.一种计算机程序产品，包括程序代码，程序代码被配置为当计算机程序产品在处理器上运行时，执行根据权利要求12至14中任何一个所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于对样本(102)成像的成像设备(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的成像设备(100)，其中控制器(122)被配置为基于第一特征(104)和/或第二特征(106)的先验知识执行图像分割。
3.根据权利要求1或2所述的成像设备(100)，其中检测单元(112)被配置为从接收的荧光(120)检测多个荧光发射信号；以及其中，控制器(122)被配置为通过选择性地将荧光发射信号的每个分配给与第一特征(104)相关联的第一图像区域(104’)或与第二特征(106)相关联的第二图像区域(106’)来执行图像分割。
4.根据权利要求3所述的成像设备(100)，其中荧光图像包括像素，每个像素对应于荧光发射信号中的一个或多个；以及其中，控制器(122)被配置为基于图像分割确定与第一图像区域(104’)相对应的荧光图像的像素，以及与第二图像区域(106’)相对应的荧光图像的像素。
5.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中第一图像(400)以及第二图像(500)为假彩色图像；其中，第一图像(400)具有第一颜色，以及第二图像(500)具有第二颜色，第二颜色与第一颜色不同。
6.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中合成图像(128，700)为假彩色图像；以及其中合成图像(128，700)中的第一图像区域(104’)具有第一颜色，以及合成图像(128，700)中的第二图像区域(106’)具有第二颜色。
7.根据上述权利要求中任何一个所述的成像设备(100)，其中，激发单元(110)被配置为发射第二激发光(111)，用于激发附着至样本(102)的第三特征(108)的第二荧光团；以及其中，检测单元(112)被配置为将接收的荧光(120)分离到至少两个光谱通道，第一光谱通道与包括第一荧光团的至少一部分发射光谱的第一波段相对应，以及第二光谱通道与包括第二荧光团的至少一部分发射光谱的第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克·施劳德拉夫，
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：
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