本发明专利技术公开了一种体液分析系统，包括：中央控制和处理部件，用于向源图像捕获部件发出控制信号；所述源图像捕获部件，用于根据所述控制信号捕获体液源图像，并将所述源图像发送给所述中央控制和处理部件；所述中央控制和处理部件进一步用于将所述源图像变换为图像系数并生成相应的系数矩阵，再将该系数矩阵逆变换为焦点融合后的图像输出。本发明专利技术还公开了一种用于体液分析的图像处理设备、方法。应用本发明专利技术能够降低对象图像遗漏或模糊的机率，从而在很大程度上提高识别的成功率，使整个系统的精度提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及体液分析领域，尤其涉及在基于图像的自动显微镜体液分析仪中使用 到的图像处理设备和方法，以及体液分析系统。
技术介绍
体液分析尤其是微观尿沉渣分析，是在临床实践中最常执行的测试之一，因为该 测试能够为肾脏和泌尿生殖诊断、以及总体健康状况提供关键信息。在尿液样本中可以发 现超过10种粒子，包括血红细胞、白细胞、脱落物、细菌、上皮细胞和晶体等(以下将这些 粒子称为对象)。需要对这些具有不同形状和大小的粒子进行识别和计数，以生成体现不同 种类元素比例的谱，从而与阈值或健康参考值进行比较。在尿沉渣分析方面，传统的人工显微镜操作存在着劳动强度高、时间消耗长、不同 的沉积物准备程序会在计数上造成较大不同、不同的观察者执行实验室标准时存在差异等 问题。本世纪初开发出的、奥斯玛(AUSMA)公司制造的基于图像的自动尿沉渣显微镜分 析仪就是为了替代人工检查方法，以改善精度和吞吐量。奥斯玛系统对计数池中的尿液样 本进行扫描，并使用连接到光学显微镜上的数码相机拍摄尿液样本。分析处理器使用选定 的软件识别和计数对象，每个对象图像自动按照大小、形状、对比度和纹理特征分类。最终 的报告将按类别显示结果。图1为现有技术中放置有尿液样本的计数池和显微镜物镜的侧视图。在现有的分 析仪中，计数池通常是小长方形池的形状，长度(X轴)和宽度(Y轴)有几个毫米、高度(Z 轴)在100微米及以上。直径从几微米到几十微米不等的各种粒子分布在这个三维空间中， 假定其分布在特定时间(比如一分钟内)是静态的。有成熟的技术可以对XY方向进行完 全扫描和成像。但是，对于ζ轴，由于物镜的DOF远低于计数池的高度，而需要采集图像的 对象位于垂直于Z轴的不同层，因此如何在垂直方向上获得足够的分辨率成为体液分析中 图像采集的主要挑战。此外，作为保障系统精度的关键步骤，图像采集却是最不规范、耗时 最久、吞吐量要求最高(不低于每小时50至100个样本)的步骤，且DOF不足更给避免图 像劣化带来较大的困难。相应地，对象模糊或遗漏的图像将严重影响识别精度和计数结果。下面以大道科技公司(Ave Science and Technology)开发的奥斯玛AVE736为例， 具体解释奥斯玛系统中的图像采集模块如何工作。在奥斯玛AVE736中，尿液样本被加载到计数池后，先使用低倍放大镜(X 10)扫描 样本、搜索对象。如果没有发现目标，将直接生成报告，表明该样本符合健康人的临床标准。 如果发现目标，低倍放大镜将识别、分类和计数粒子中尺寸较大的对象，比如脱落物和上皮 细胞，并为每个视野捕获和保存一幅图像。随后，使用高倍放大镜(X40)进一步追踪低倍放 大镜发现的目标。通过机械调节物镜和样本平台来调节焦平面，经过自动对焦后，针对每个 高倍放大镜视野(HPF)保存一幅图像，如图2所示。之后，以和低倍放大镜类似的方式执行 对象识别、分类和计数，并将所有保存的图像拼接成最终结果。虽然现有技术在图像采集时通过低倍放大镜和高倍放大镜之间的切换，使得整体 效率得到改善，可以在一定程度上进行Z轴扫描，但是对于XY位置相同，但是Z轴位置不同 的对象，就很有可能被遗漏或出现图像模糊，由此导致对象识别和计数出现不确定性，使得 后续处理需要引入人工干预(比率达到20%以上)。此外，当图像目标位于Z轴的多个DOF时，最终图像是一个折中的结果，即以牺牲 局部精度来保障全局图像。因此，如何在整个三维空间内得到清晰图像成为一个亟待解决 的问题。再有，对物镜采用机械调节也限制了对象的扫描速度或扫描深度。迄今为止，奥斯 玛系统的平均吞吐量约为每小时60个样本。为了扩大扫描显微镜的D0F，现有技术在硬件 和软件方面都进行过多方尝试。在光学显微镜对焦中应用最广泛的机制包括对整个物镜 进行机械调节，或令物镜和样本之间发生相对运动。为了沿Z轴获得令人满意的分辨率，已 开发出多种类型的机械调焦设备，例如PI开发的高速Piezo-Z物镜分档器。但是，机械调 节的可靠性较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种体液分析系统和用于体液分析的图像 处理设备、方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的一种体液分析系统，包括中央控制和处理部件，用于向源图像捕获部件发出控制信号；所述源图像捕获部件，用于根据所述控制信号捕获体液源图像，并将所述源图像 发送给所述中央控制和处理部件；所述中央控制和处理部件进一步用于将所述源图像变换为图像系数并生成相应 的系数矩阵，再将该系数矩阵逆变换为焦点融合后的图像输出。所述源图像捕获部件用于根据所述控制信号在一个视野FOV的多个堆叠层通过 显微镜拍摄对应的体液源图像；所述中央控制和处理部件用于将每幅源图像变换为一个图像系数，并将一个视野 的所有源图像对应的图像系数生成一个系数矩阵。所述中央控制和处理部件包括中央控制单元，用于发出在一个视野FOV的多个堆叠层拍摄对应的体液源图像的 控制信号；瞬时分辨率采集单元，用于接收体液源图像，采集该源图像的瞬时分辨率，存储到 所述中央控制单元；所述中央控制单元进一步用于将一个视野的所有源图像对应的瞬时分辨率生成 一个系数矩阵，发送给逆变换单元；逆变换单元，用于将所述系数矩阵逆变换为焦点融合后的图像，存储到所述中央 控制单元。所述中央控制单元包括系统控制器，用于发出控制信号，控制源图像捕获部件、瞬时分辨率采集单元和逆5变换单元的操作；内存，用于存储图像数据，所述图像数据包括源图像、系数矩阵、焦点融合后的图像。所述瞬时分辨率采集单元包括采样电路，用于接收所述源图像捕获部件提供的单幅源图像；小波分解电路，用于对所述源图像进行小波分解；离散小波变换电路，用于将分解后的所述源图像变换为小波系数。所述逆变换单元包括小波系数比较电路，用于从所述中央控制单元获得系数矩阵，并从中选出每个波 长尺度中最大的小波系数；缓存单元，用于存储所选出的小波系数；逆离散小波变换电路，用于执行逆离散小波变换，将选出的小波系数变换为焦点 融合后的图像。所述源图像捕获部件包括嵌有液体镜头的显微镜、液体镜头驱动器、快门、驱动 单元、传感器、A/D转换器；其中，所述液体镜头驱动器，用于根据所述控制信号改变液体镜头的焦距；所述驱动单元，用于根据所述控制信号驱动所述快门按下；所述传感器，用于将所述快门按下后得到的感应信号传输给所述A/D转换器；所述A/D转换器，用于对所述感应信号进行A/D转换后，将捕获到的体液源图像提 供给所述中央控制和处理部件。一种用于体液分析的图像处理设备，包括中央控制单元，用于发出在一个视野FOV的多个堆叠层拍摄对应的体液源图像的 控制信号；瞬时分辨率采集单元，用于接收体液源图像，采集该源图像的瞬时分辨率，存储到 所述中央控制单元；所述中央控制单元进一步用于将一个视野的所有源图像对应的瞬时分辨率生成 一个系数矩阵，发送给逆变换单元；所述逆变换单元，用于将所述系数矩阵逆变换为焦点融合后的图像，存储到所述 中央控制单元。一种用于体液分析的图像处理方法，包括A、向源图像捕获部件发出在一个视野FOV的多个堆叠层上拍摄对应的体液源图 像的控制信号；B、接收源图像捕获部件提供的体液源图像，将每幅源图像变换为一个图像系数， 并将该视野的所有源图像对应的图像系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种体液分析系统，其特征在于，包括：中央控制和处理部件，用于向源图像捕获部件发出控制信号；所述源图像捕获部件，用于根据所述控制信号捕获体液源图像，并将所述源图像发送给所述中央控制和处理部件；所述中央控制和处理部件进一步用于将所述源图像变换为图像系数并生成相应的系数矩阵，再将该系数矩阵逆变换为焦点融合后的图像输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董潇潇，杜昭辉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。