一种对显微切片的全自动扫描系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对显微切片的全自动扫描系统及方法，该系统包括载物台、照明装置、物镜、Z轴控制器，还包括扫描相机和计算设备，该扫描相机具有滚动快门曝光模式及带状阵列或带状子阵列读出模式，该扫描相机对沿其快门滚动方向匀速移动的切片样品的带状局部区域进行连续数字成像扫描，该扫描相机在滚动快门曝光模式下对前一帧图像曝光结束前可开始对下一帧图像进行并行曝光；该计算设备将连续曝光的每一帧图像拼合成一完整数字切片。采用上述方案，可以提高切片样品匀速运动速度，同时降低扫描相机曝光时间中样品运动所造成的运动模糊，提高图像的获取速度，并且扫描相机获取的图像清晰稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对显微切片进行扫描的系统及方法，特别涉及一种对显微切片或突光染色显微切片的全自动扫描系统及方法。
技术介绍
在教学、远程病理诊断、基于软件的智能自动识别系统等应用中，都需要对显微镜下观察的组织样品全貌提供给多人阅读或异地阅读或不同时候在既无实际切片/又无显微镜情况下阅读。这些应用都需要将组织样品全区域或相当大部分区域进行数字化。操作员在显微镜下实际观察组织样品时，一般在低放大倍数下对组织样品进行快速扫描，寻找到感兴趣或可疑区域后，再换用高倍数物镜对样品局部放大观察。然而，在对组织样品全区域或相当大部分区域进行数字化扫描过程中，一般采用高放大倍数如20X， 40X物镜观察，这样一个相机的视场即一个瞬间能看到的样品区域就非常小。这样就需要使得相机与样品有上百个甚至上万个相对移动才能在高放大倍数下将大部分组织区域或者全部扫描并数字化完毕。在对组织区域扫描并数字化的方法中，根据组织样品相对于相机的移动速度分为两大类。第一类方法采用面阵相机，在高放大倍数(如20X)物镜(30)下获得组织样品一个位置图像后，移动载物台大约一个面阵相机视场距离，在前一帧视场拍摄的组织样品位置紧邻位置排摄下一帧图像，一个组织样品一般在一个方向需要约30副面阵图像，在长度及宽度上完成扫描大致需要30*30副面阵图像。这类方法主要优点是图像获取时组织样品相对于相机是静止的，因而图像质量相对较高。缺点是在每一个新位置排摄图像时，载物台需要加速运动后减速运动到目标位置后停止，这个运动过程大概需要100毫秒时间，之后还需要等待系统完全稳定下来约50毫秒等待时间。这种走走停停、加速减速运动模式及所带来的系统振动使得面阵扫描数字化切片方法速度低，一般需要几百秒(几分钟)时间才能完成一张切片的数字化扫描过程。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种即能快速获取切片样品图像，同时所获取的图像质量很高的全自动扫描系统及方法。本专利技术解决现有技术中的技术问题，所采用的技术方案是提供一种对显微切片的全自动扫描系统，包括，载物台(10)，该载物台(10)用于放置切片样品(12)并带动切片样品(12)沿X轴方向匀速地运动、沿Y轴方向移动，X、Y轴方向彼此垂直并构成水平面；照明装置(20)，该照明装置(20)用于对切片样品(12)的局部或全部照亮；物镜(30)，该物镜(30)用于对照亮部分的切片样品(12)进行观察“轴控制器(40)，该Z轴控制器(40)控制物镜(30)沿Z轴方向移动，以使物镜(30)可观察切片样品(12)，Ζ轴方向沿该显微切片的全自动扫描系统的成像光轴方向，与X、Y轴分别垂直，X，Y、Z三轴构成正交坐标系；该扫描系统还包括，扫描相机(50)，该扫描相机(50)具有滚动快门曝光模式及带状阵列或带状子阵列读出模式，该扫描相机(50)对匀速移动的切片样品(12)的带状局部区域进行连续数字成像扫描，该扫描相机(50)在滚动快门曝光模式下对前一帧图像曝光结束前可开始对下一帧图像进行并行曝光，该扫描相机(50)的快门滚动方向与载物台匀速运动X方向保持一致；计算设备(60)，该计算设备(60)将连续曝光的多帧图像拼合成一完整数字切片。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，该扫描系统还包括一存储装置(70)，该存储装置(70)与计算设备(60)电连接，并用于存储计算设备(60)生成的完整数字切片。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，所述载物台(10)沿第一方向X方向勻速运动的动力源是伺服电机或直流电机或压电陶瓷电机。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，所述显微成像系统的照明装置(20)对切片样品(12)的长条带状照明。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，该扫描系统还包括一光学聚焦装置(80), 该扫描系统还包括一光学聚焦装置(80)，该光学聚焦装置(80)将来自切片样品(12)的光路聚焦于扫描相机(50)。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，该扫描系统还包括狭缝分光装置(90)，该狭缝分光装置(90)包括平行于Y轴方向的狭缝(92)，以及一色散元件(94)，将来自切片样品(12)的光路经过狭缝(92)后，透过色散元件(94)将光路沿X轴方向分散成红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光、紫光。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，该扫描系统还包括照明滤镜装置(100)，该照明滤镜装置(100)包括至少一个激发滤镜及与之匹配的分光镜，照明装置(20)发出的光路经激发滤镜过滤后，透过分光镜并反射到切片样品(12)，并激发切片样品(12)使其产生荧光。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，所述扫描相机(50)是一具有滚动快门曝光模式的黑白单色相机。作为本专利技术所述扫描系统的优选方案，所述切片样品(12)的移动速度矢量Vl乘以物镜(30)放大倍数M后小于等于扫描相机(50)的快门滚动速度矢量V2，用公式表示为Vl = V2*K/(M*N)，其中，K为小于等于N的自然数1、2、3···，Ν为扫描相机(50)的一帧图像行数，M为所使用成像物镜(30)的放大倍数。本专利技术解决现有技术中存在技术问题，还提供了一种对显微切片的全自动扫描方法，包括以下步骤步骤Α，准备样品，S卩，将切片样品(12)放置在载物台(10)上，照明装置(20)照亮切片样品(12)的局部或全部区域；步骤B，描扫地图，S卩，采用低倍率的物镜(30)扫描切片样品(12)的载体，以获取切片样品(12)的全景图；步骤C，X轴方向匀速运动，SP载物台10带动切片样品12开始沿扫描相机(50)的快门滚动方向即X轴方向匀速运动；步骤D，聚焦调节，S卩，移动切片样品(12)同时Z轴控制器(40)调节物镜(30)在Z轴方向的位置，以使切片样品(12)位于物镜(30)的焦平面内；步骤Ε，获取图像，S卩，扫描相机(50)在滚动快门曝光模式下对沿X方向匀速运动的切片样品(12)当前带状区域进行扫描并生成数字化图像；步骤F，当前带状区域是该带状区域所在X轴方向的最后一个区域吗？如果不是，则返回步骤C，否则进入步骤G ;步骤G，当前条状区域是该带状区域是所在Y轴方向的最后一个区域吗？如果不是，则进入步骤H，否则进入步骤I ;步骤Η，Υ轴方向移动，S卩，在载物台10停止沿X方向匀速运动的同时，带动切片样品(12)沿与X方向垂直的Y方向移动到下一带状区域，并返回步骤C ;步骤I，停止运动并输出合成图像，S卩，对切片样品(12)的扫描完成，载物台停止X、Y方向运动，计算设备60将扫描相机(50)的滚动快门所扫描的带状图像拼合成切片样品(12)的完整数字切片。作为本专利技术所述扫描方法的优选方案，该方法在步骤B之后步骤C之前，进一步包括步骤Β2，焦面建模，S卩，采用高倍率的物镜(30)获取切片样品(12)上各区域的焦面位置，并建立切片样品(12)的焦面模型。作为本专利技术所述扫描方法的优选方案，该方法在步骤I之后，进一步包括步骤J，存储装置(70)保存拼合成的完整数字切片以供调用查看。作为本专利技术所述扫描方法的优选方案，该方法在步骤C中，切片样品(12)的移动速度矢量Vl与扫描相机(50)的快门滚动速度矢量V2关系为Vl = V2*K/(M*N)，其中，K为小于等于N的自然数1、2、3···，N为扫描相机(50)的一帧图像行数，M为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对显微切片的全自动扫描系统，包括，载物台(10)，该载物台(10)用于放置切片样品(12)并带动切片样品(12)沿X轴方向匀速地运动、沿Y轴方向移动，X、Y轴方向彼此垂直并构成水平面；照明装置(20)，该照明装置(20)用于对切片样品(12)的局部或全部照亮；物镜(30)，该物镜(30)用于对照亮部分的切片样品(12)进行观察；Z轴控制器(40)，该Z轴控制器(40)控制物镜(30)沿Z轴方向移动，以使物镜(30)可观察切片样品(12)，Z轴方向沿该显微切片的全自动扫描系统的成像光轴方向，与X、Y轴分别垂直，X，Y、Z三轴构成正交坐标系；其特征在于，该扫描系统还包括，扫描相机(50)，该扫描相机(50)具有滚动快门曝光模式及带状阵列或带状子阵列读出模式，该扫描相机(50)对匀速移动的切片样品(12)的带状局部区域进行连续数字成像扫描，该扫描相机(50)在滚动快门曝光模式下对前一帧图像曝光结束前可开始对下一帧图像进行并行曝光，该扫描相机(50)的快门滚动方向与载物台匀速运动X方向保持一致；计算设备(60)，该计算设备(60)将连续曝光的多帧图像拼合成一完整数字切片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易定容，
申请(专利权)人：麦克奥迪实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：