[发明专利]用于多频谱成像的自动聚焦方法和系统

说明书

公开了用于获取显微镜载玻片的聚焦图像的技术。在校准阶段期间，使用非合成和/或合成自动聚焦技术确定“基本”焦平面。另外，偏移平面针对彩色通道（或滤波器波段）而确定且被用于生成自动聚焦模型。在后续扫描期间，自动聚焦模型可以用于快速估计针对每一个彩色通道（或滤波器波段）所感兴趣的焦平面而不是重新采用非合成和/或合成自动聚焦技术。

技术领域

本文所公开的技术涉及用于对显微镜载玻片进行成像的基于计算机的系统以及自动聚焦技术。

背景技术

数字病理学装备通常用于产生显微镜载玻片的数字图像。病理学家和血液化验设备操作员通常在视觉上检查数字图像以获得关于组织样本的信息并识别最适当的治疗以改进临床结果。为了产生彩色图像，自动化载玻片扫描仪通常在红色、绿色和蓝色（RGB）通道中的每一个中获取图像并组合图像以产生RGB图像。扫描仪还获取具有不同频谱特性的多个图像通道，像例如具有多节或可调谐滤波器的台架（bench）的荧光成像器，以获取图像数据。为了得到合适的图像数据，自动化载玻片扫描通常包括：在大数目的不同Z平面处自动扫描组织样本。许多所捕获的图像提供极少价值或不提供价值，因为图像数据通常在大部分Z平面中失焦。该问题同样影响使用滤波器台架的荧光成像。

此外，针对蓝色或绿色通道中的最佳聚焦的Z平面可能不是针对红色通道中的最佳聚焦的Z平面，尤其是如果被成像的特征是小的（例如，小于光的波长的20倍）。一个彩色通道中的图像模糊可能削弱总体彩色图像质量，造成针对解释、诊断和/或自动化图像分析的严重问题。为了减少模糊，彩色载玻片扫描仪可以获取图像的完整Z堆叠（例如，针对每一个彩色通道的图像的Z堆叠的集合）并使用复杂的自动聚焦算法来从Z堆叠创建单个图像。不幸的是，这要求显著的Z堆叠获取时间、存储大量Z堆叠数据的存储器、和分析Z堆叠数据并生成彩色图像的显著处理时间。可替换地，常规彩色载玻片扫描仪可以选择针对一个通道的聚焦平面（或焦平面）且然后在所选聚焦平面处扫描其它通道。例如，聚焦平面可以针对绿色通道的最佳聚焦而选择。载玻片扫描仪在该聚焦平面处获取红色和蓝色通道中的图像以产生彩色或多频谱图像。不幸的是，用于所有通道的公共聚焦平面可能不是针对每一个通道的最佳聚焦平面，造成针对由颜色主导的特征而不是主导了聚焦过程的特征的复合图像中的不希望的图像模糊。

发明内容

所公开的技术的至少一些实施例是成像系统，其通过在被选择以改进光学锐利度、颜色可分离性和人类可读性之间的平衡的焦平面处捕获图像来增强复合图像的聚焦。数字成像器设备的每一个通道（例如，彩色通道）或滤波器波段可以具有不同的焦平面。“对焦的”焦平面可以被选择以捕获有限数目的图像（例如，每通道或滤波器波段一个图像）以产生针对所有彩色通道最优地聚焦的复合图像而同时限制成像时间、数据存储等等。成像系统可以通过组合在相应焦平面处获得的不同彩色通道中的各个图像来产生例如试样的高度聚焦的彩色图像。

焦平面或“对焦的”Z切片可以对应于具有最少量的模糊、最锐利的图像等的通道（或滤波器波段）中的所捕获的图像。每一个彩色通道（或滤波器波段）是使用针对该彩色通道（或滤波器波段）的最优焦平面或Z切片来捕获的以限制或相当大地减少在复合图像中观察到的模糊和/或失真（例如色差）的量。成像系统可以对指示例如来自患者的组织样本的组织特性的一个或多个校准显微镜载玻片（例如幻影载玻片、组织特定训练载玻片等）进行成像。成像系统可以分析校准载玻片的所获取的图像以评估例如失真、色差或其它不希望的问题。在一些校准过程中，确定针对所有彩色通道的单个自动聚焦平面与针对每一个彩色通道的最佳单独焦平面之间的色差或失真的影响。