多重获取载玻片成像中的引用
【专利说明】多重获取载玻片成像中的引用
【背景技术】
[0001] 本文公开的主题涉及在不同获取操作中获取的载玻片图像的多个集合的引用。
[0002] 对于例如癌症、传染病、生理失调等等的各种生理条件来说，检测和监测可部分地 基于来自患者的生物样本的分析。例如，可以分析样本以检测异常的细胞数量或细胞类型 和/或可能有疾病或失调征兆的有机体的存在。针对这样的分析，可以使用各种类型的镜 检。此外，各种染色剂和染色协议可用作这种分析的一部分以允许可帮助疾病或失调的检 测或诊断的不同结构、化学药品或环境的显影。
[0003] 为了便于这样的病理学或组织学样本的分析，已经开发了使图像获取过程的各个 方面自动化的自动化镜检系统。具体地，数字光学显微镜可用在这样的自动化系统中并且 为每次获取提供数字图像输出。某些这样的系统使用扫描显微镜，其中一连串移位的图像 被获取并且被联系在一起(例如"并列显示（tiled)"或者"缝合"在一起）以形成所关心的 样本区域的合成物。例如，在病理学或组织学成像操作的背景下，组织样本载玻片可经历成 像以便以高放大率和/或分辨率获取小的邻近或重叠区域的数字图像。邻近的或重叠的图 像然后可被连接或联系起来以形成可在数字显示装置上操纵的更大的图像。以这种方式， 可由审阅者生成、显示和操纵样本的合成或镶嵌图像。
[0004] 图像生成和审阅过程中的复杂因素可被认为是协议造成的，其中样本经历了多个 染色操作。在这样的实例中，每个染色步骤与从显微镜镜台移开载玻片、处理样本以移除任 何现存的染色剂并且施加下一染色剂以及将载玻片放回显微镜镜台上用于利用新染色剂 对样本成像相关联。然而，移开载玻片并将载玻片放回显微镜镜台上的动作通常导致就每 一轮（round)成像而言载玻片处在稍微不同的位置。结果，来自每一轮成像的对应图像可 能未被对准。此外，为每一轮成像生成的合成图像也可能相对于彼此未被对准。结果，利用 使用不同染色剂获取的图像所引导的分析或比较可能是困难的或相反是被禁止的。
【发明内容】
[0005] 在一个实施例中，提供了用于配准图像的计算机实现的方法。根据这种方法，获取 位于镜台上的载玻片上的样本的图像的第一集合。以不同的视场来获得每个图像。通过配 准所述第一集合中的图像至彼此来生成全局变换矩阵以形成合成图像。在将载玻片从镜台 移开并且将载玻片放回镜台上之后，获取载玻片上的样本的图像的子集合。所述图像的子 集合少于所述第一集合中的图像的数量。所述子集合中的每个图像与所述图像的第一集合 中的对应图像配准以确定平移、旋转和缩放因子。以用来获取所述图像的第一集合的相同 的相应视场来获取样本的图像的第二集合。使用为所述图像的子集合确定的旋转和缩放因 子来旋转和缩放所述图像的第二集合中的每个图像。所述第二集合中的经旋转和缩放的图 像被配准至所述第一集合中的对应图像。
[0006] 在又一个实施例中，提供了图像分析系统。所述图像分析系统包括存储一个或多 个例程的存储器和配置成执行存储在存储器中的所述一个或多个例程的处理部件。在被处 理部件执行时所述一个或多个例程会引起将要被执行的动作，所述动作包括：执行获取的 样本的图像的有限集合和先前获取的样本的图像的完整集合之间的对准操作，其中对准操 作生成使所述图像的有限集合和所述图像的完整集合中的对应图像联系起来的至少旋转； 按照所述旋转来旋转后续获取的图像的完整集合；以及平移所述后续获取的图像的完整集 合中的被旋转的图像以将所述被旋转的图像与所述先前获取的图像的完整集合中的对应 图像配准。
[0007] 在另外的实施例中，提供了数字镜检成像系统。所述数字镜检成像系统包括：配置 成支撑载玻片的镜台；配置成获取当存在时载玻片的一部分的图像的物镜和图像传感器； 配置成根据成像协议相对于彼此移动物镜和镜台中的一个或两者的位置控制器；以及配置 成控制位置控制器和图像传感器中的一个或两者的操作的控制器。另外，数字镜检成像系 统包括存储一个或多个例程的存储器和配置成执行存储在存储器中的所述一个或多个例 程的处理部件。在被处理部件执行时所述一个或多个例程会引起将要被执行的动作，所述 动作包括：获取至少载玻片的一部分的图像的第一完整集合，其中每个图像与至少一个邻 近图像重叠；在将载玻片从镜台移开并且将载玻片放回镜台上之后获取至少所述载玻片的 所述一部分的图像的第二完整集合；按照预定角度来旋转所述图像的第二完整集合中的图 像以生成预旋转的图像的集合；以及平移预旋转的图像以将预旋转的图像配准至所述图像 的第一完整集合中的对应图像。
【附图说明】
[0008] 当参考附图阅读以下详尽的描述时，本发明的这些以及其它的特征、方面和优势 将变得更好理解，其中整个附图中，相同的记号代表相同的部分，其中： 图1是根据本公开的若干方面的例如数字光学显微镜系统的成像系统的结构图； 图2是根据本公开的若干方面的、其上放置有样本、带有重叠的图像区域的载玻片的 俯视图，其中可获取不同的重叠的视场图像； 图3描绘了根据本公开的若干方面的、与具有多个图像获取轮的成像协议中的载玻片 处理相关联的步骤的流程图； 图4描绘了根据本公开的若干方面的、与基线图像获取轮相关联的步骤的流程图； 图5描绘了根据本公开的若干方面的、用于定位邻近图像的方法； 图6描绘了样本的示例，在所述样本上识别各种点用于获取样本的视场图像的子集 合； 图7描绘了根据本公开的若干方面的、在配准来自当前的基线轮的图像获取的图像中 可执行的步骤的流程图；以及 图8描绘了根据本公开的若干方面的、用于对准相同视场的连续图像的方法。
【具体实施方式】
[0009] 如本文中所讨论的，在本方法的某些实施例中，在初始轮的成像中，获取载玻片上 的样本的图像的集合(例如基线图像)。利用空间位置的均匀网格上的重叠视场来获取基 线图像的集合。在一个实现中，使用仅平移快速傅里叶变换（FFT)来将视场图像配准至彼 此。配准的结果被用来建立将载玻片坐标映射到单独的视场和合成(例如"缝合"）的画布 (canvas)两者中的图像坐标的全局变换矩阵。
[0010] 在后续的成像轮中，例如在已经用不同的试剂染色样本并且载玻片返回镜台之 后，成像系统在有限数目的不同点(例如2个或更多、3个或更多、4个或更多或者5个或更 多点)处获取成像。例如使用对数-极坐标FFT，将这些不同的图像配准至对应的基线轮视 场图像以求出平移、旋转和缩放。在一个实现中，最小二乘拟合被用来生成基线（即初始成 像轮)和当前成像轮中的相应视场图像的中心之间的线性变换。在一个这样的实施例中，所 述变换被约束以包括仅旋转、平移和缩放。
[0011] -旦获取并处理了图像的这个有限集合以生成线性变换，便可获取用于当前成像 轮的图像的整个网格。在一个实现中，基于为当前成像轮生成的线性变换来预旋转和预缩 放当前成像轮中获取的每个相应的视场图像。例如使用仅平移FFT，对应的基线轮视场图像 然后被配准至经预旋转、预缩放的当前轮图像。利用预旋转和预缩放来构成最后所得到的 变换以便生成载玻片坐标和当前轮的视场图像中的图像坐标之间的映射。
[0012] 当为当前成像轮生成缝合的或合成的图像时，每个视场图像根据它的相关联的变 换矩阵被取样。最后所得到的像素位于公共基准面并且在某些实施例中，所述像素可以被 减去用于自体荧光移除、可以被结合进伪彩色图像中、可以被共同用于统计分析、或者可以 以重叠的（即叠加的）方式被显示使得审阅者可以比较对应的空间位置。
[0013] 在病理学背景下应用这种方法允许在相同细胞中同时显示多个生物标志(与连续 切片相反)而不会将所述显示限制到显微镜的视场的大小。相反，可以获取并统一比成像器 (例如显微镜）的视场大得多的成像，直到并包括整个载玻片。
[0014] 考虑到前面的讨论，图1说明了根据本公开的若干方面的、可以使用的例如数字 光学显微镜的成像系统10的实施例。所描绘的成像系统10包括物镜12、图像传感器16、控 制器20和扫描镜台22。在所描绘的实