[发明专利]细胞形态图像采集处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种细胞形态图像采集处理系统，为空间细胞搭载实验装置提供所需的图像处理平台，同时也可应用于其它数字图像处理领域。

背景技术

载人航天的发展为生命科学研究拓展了领域。借助于航天中的特殊环境，可以开展许多生物学和医学相关的研究。特别是近10年来，载人航天工程和生物技术的进步推动了空间生命科学研究的迅猛发展。空间站的建立使得空间动物、组织和细胞的搭载研究成为现实。以往在太空中从事的生命科学实验主要以人体或动物的生理现象观察为主，这类科学研究主要使用一些生理指标检测设备，研究的层次不够深入，属于现象观察；为了深入阐明在整体水平上观察到的一些医学现象发生的内在机理，大鼠和小鼠搭载实验步入太空生命科学研究。通过这些动物的搭载实验，许多失重生理现象的本质在微观水平得以解释，如组织细胞学机制。在其基础上，为了进一步深入研究失重生理效应发生的分子机理，从分子和基因水平解释失重环境诱导的生理病理改变，在太空中进行细胞搭载实验逐步受到各国关注。特别是在基因组学迅猛发展的时代背景下，这类研究的层次深度及受关注度明显更高，代表了国际太空生命科学研究的前沿和发展方向。

研制空间细胞搭载实验装置将不仅可推动我国在空间生命科学研究上的进步，缩短与国际一流水平间的差距，而且借助于这一实验平台，可以从事许多临床药理学研究，实现空间技术的民用化，服务于社会大众，从而产生巨大的社会和经济效益。图3给出了空间细胞搭载实验装置的系统框图，培养皿11中正常代谢中的细胞的图像信息被显微镜头12放大后，由光纤阵列13传输至CCD15进行光电转换。为提高空间分辨率，采用单模光纤。考虑到CCD的空间分辨率可能不足，光纤输出的图像信息进入CCD之前经二次镜头14放大。由CCD获取的图像信息传输给细胞形态图像采集处理系统16进行处理。

现有的细胞形态图像采集处理系统主要是针对静态图像的采集和处理，不适合对正常生长的细胞进行长时间的实时、在线连续观测和处理，同时体积大、重量大，也不适合空间细胞搭载实验装置的体积小、重量轻的需要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种实现高分辨率细胞形态图像的实时、在线采集和处理的细胞形态图像采集处理系统；同时还实现了一种新颖的细胞图像分割方法。

本发明的技术解决方案：细胞形态图像采集处理系统采用集成的视频输入处理芯片，以及DSP+FPGA的混合结构，DSP是图像处理运算的核心，而FPGA是系统逻辑控制的核心，该系统由视频输入处理模块、全局逻辑控制模块、图像数据处理模块和图像数据传输模块组成。视频输入处理模块与图像传感装置输出端相连，将模拟视频信号转换成数字信号，同时输出从模拟视频信号中分离出的同步信号和像素时钟，全局逻辑控制模块利用该同步信号和像素时钟实现视频输入处理模块的逻辑控制和图像数据缓冲模块的读写控制；图像数据处理模块将图像数据缓冲模块中的图像数据读入数据存储模块，利用一种基于边缘检测的细胞图像分割方法对图像数据进行分析，最后通过数据传输模块将数据传输给上位机。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明可以实现高分辨率细胞形态图像的实时、在线采集，同时实现了一种基于边缘检测的细胞图像分割方法，该方法不但能保证细胞边缘的精确性，对细胞图像细节也能有很好的区分和分割，尤其适用于背景和目标对比不是很明显和具有一定噪声的细胞图像。

(2)此外，本发明采用了集成的视频处理芯片及可编程逻辑控制器件，并选用了具有丰富片上外设的C6000系列DSP芯片，从而减少了系统的元件数目，降低了系统的复杂度，即实现了系统体积小、重量轻的需要。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的全局逻辑控制模块示意图；

图3为细胞搭载实验装置结构示意图；

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式