[发明专利]使用一堆散焦全息图像来识别生物颗粒的方法

说明书

本发明涉及一种根据光学系统所获得的一堆全息图像来识别生物颗粒的方法。从图像堆中提取以待分析的生物颗粒为中心的一堆图像块，并确定与焦平面对应的参考块。针对该图像堆中的每个图像块计算特征量，并且将沿着光学系统的光轴的该特征量的轮廓与同已知的颗粒类型有关的多个标准轮廓进行比较。在替换方式中，针对预定的散焦偏差，从一堆图像块中提取该堆图像中的图像块，并且将由此提取的图像块与同已知的颗粒类型有关的标准块进行比较。

技术领域

本发明大体涉及生物颗粒的光学分析的领域，特别适用于微生物诊断，更特别地，适用于微生物和/或它们应激反应条件的识别。生物颗粒的光学分析还可以应用于细胞培养的监测。

背景技术

数字全息显微术，DHM，是一种已知的成像技术，使传统的光学显微术的景深限制被克服。示意性地，数字全息显微术包括：记录由所观测的物体所衍射的光波和具有空间相干性的参考波之间的干涉所形成的全息图。在Myung K.Kim于2010年1月在SPIE Reviews第1卷第1号发表的题为《Principles and techniques of digital holographicmicroscopy(数字全息显微术的原理和技术)》的文章中可以找到对数字全息显微术的概述。

近来提出了将数字全息显微术用于微生物的自动识别。例如，N.Wu等人在Computational and Mathematical Methods in Medicine第2013卷、文章号ID 162105中发表的题为《Three-dimensional identification of microorganisms using a digitalholographic microscope(使用数字全息显微镜的微生物三维识别)》的文章描述了一种方法，该方法用于通过朝着与颗粒上的聚焦对应的平面的数值传播来识别待分析的体积中细菌的不同类型。在不同深度聚焦的图像被用于对微生物的三维表示进行重构。然后，使用非线性3D滤波来对在它们进行分类。

类似地，Ahmed El Mallahi于2013年1月在Applied Optics第52卷第1号中发表的题为《Automated three-dimensional detection and classification of livingorganisms using digital holography microscopy with partial spatial coherentsource:application to monitoring of drinking water resources(使用具有局部空间相干源的数字全息显微术的活有机体的自动三维检测和分类：应用于饮用水资源的监测)》的文章描述了一种方法，该方法包括：用于检测待分析的体积中的细菌的位置的第一步骤；使用数值传播而在体积中的不同深度处聚焦的聚焦步骤；随后根据细菌的形态特征来对细菌进行分类。

然而，前述识别方法是复杂的，因为它们需要在相继的焦平面中聚焦。相反地，对于以低误检率识别微生物类型来说，在单个焦平面中(换言之，在单个分析深度处)的聚焦一般而言是不够的。

因此，本发明的目的是提出一种用于通过数字全息显微术来识别有机颗粒的方法，该方法允许获得低误检率而同时该方法是简单又鲁棒的。

发明内容

本发明是由一种根据使用光学系统所获得的一堆全息图像来识别生物颗粒的方法来限定的，其中：

–针对相对于焦平面的多个散焦偏差来获得所述全息图像，沿着所述光学系统的光轴取得所述散焦偏差；

-在所述一堆全息图像中选择与焦平面最接近的图像作为参考全息图像；

-针对感兴趣生物颗粒，从所述一堆全息图像中提取包括所述感兴趣生物颗粒的一堆图像块；

-从所提取的一堆图像块中识别感兴趣颗粒的类型。