[发明专利]用于具有增强景深的成像的系统和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及成像，并且更具体地涉及具有增强景深的图像的构建。

背景技术

例如癌症、传染病和其他病症等生理状况的预防、监测和治疗要求这些生理状况的及时诊断。一般，来自患者的生物样本用于疾病的分析和识别。显微镜分析是在这些样品的分析和评估中广泛使用的技术。更具体地，样品可研究以检测可指示疾病状态的异常数量或类型的细胞和/或组织的存在。自动化显微镜分析系统已经开发以便于这些样品的快速分析并且具有超过人工分析(其中技术人员可能随时间而感到疲劳从而导致样品的误读)的准确性的优势。典型地，在载玻片上的样品装载到显微镜上。该显微镜的透镜或物镜可聚焦到样品的特定区域上。然后样品的一个或多个感兴趣对象被扫描。可注意到适当地聚焦样品/物镜以便于高质量图像的采集是最重要的。

数字光学显微镜用于观察很多种样品。景深限定为沿视轴的对应于正由透镜系统成像到图像平面的三维(3D)场景的焦点对准部分的深度范围的度量。通过使用数字显微镜采集的图像典型地以高数值孔径采集。以高数值孔径获得的图像一般对从样品到物镜的距离高度敏感。甚至几微米的偏差可足够使样品立即处于离焦。另外，甚至在显微镜的单个视场内，仅通过调节光学系统使整个样品一次聚焦可能是不可能的。

此外，该问题在扫描显微镜的情况下进一步扩大，其中要采集的图像从多个视场合成。除样品的变化外，显微镜载玻片具有它的表面形貌上的变化。当提升、降低和倾转载玻片时，用于在垂直于显微镜的光轴的平面上平移载玻片的机构也可在图像质量中引入不完美，由此导致在采集的图像中的不完美聚焦。另外，不完美聚焦的问题在设置在载玻片上的样品在显微镜的单个视场内不是充分平坦的情况下进一步恶化。具体地，设置在载玻片上的这些样品可具有可观数量的在非载玻片平面内的材料。

许多技术已经开发用于成像，其解决与将具有可观数量的在非平面内的材料的样品成像关联的问题。这些技术一般需要捕捉显微镜的整个视场并且将它们缝合在一起。然而，当样品的深度在单个视场内显著变化时这些技术的使用引起聚焦不足。共焦显微镜已经被采用以获得三维(3D)显微镜场景的深度信息。然而，这些系统趋向于是复杂并且昂贵的。同样，因为共焦显微镜典型限制于显微镜样本的成像，它们对于将宏观场景成像一般是不实用的。

某些其他技术通过采集并且保留在多个焦平面的图像来解决当样品的深度在单个视场内显著变化时的自动聚焦的问题。尽管这些技术提供显微镜的操作者熟悉的图像，这些技术要求保留3-4倍的数据量，并且对于高吞吐量仪器这很可能是成本不允许的。

另外，某些其他当前可用的技术牵涉将图像分成固定区域并且基于在这些区域中获得的对比度选择源图像。不幸地，这些技术的使用在产生的图像中引入不满意的伪像。此外，这些技术趋向于产生具有有限聚焦质量的图像(特别当面对在单个视场内不是充分平坦的设置在载玻片上的样品时)，由此限制这些显微镜在病理实验室中用于诊断这样的样品中的异常情况(特别在该诊断要求高放大率情况下)(如关于骨髓抽出物)。

开发配置成构建具有有利地增强图像质量的增强景深的图像的健全技术和系统因此可是可取的。此外，需要有配置成将具有可观的在非载玻片平面内的材料的样品准确成像的系统。

发明内容

根据本技术的方面，提供用于成像的方法。该方法包括在多个样品距离处采集对应于至少一个视场的多个图像。此外，该方法包括确定对应于在该多个采集的图像的每个中的每个像素的品质因数。该方法还包括对于在该多个采集的图像的每个中的每个像素，识别该多个图像中产生该像素的最好品质因数的图像。此外，该方法包括产生该多个图像中的每个图像的阵列。另外，该方法包括基于确定的最好品质因数填充阵列以产生填充的阵列集。同样，该方法包括使用位屏蔽处理该填充阵列集中的每个填充阵列以产生位屏蔽滤波阵列。另外，该方法包括基于该位屏蔽滤波阵列从该多个图像中的每个图像选择像素。该方法还包括使用双三次滤波器处理位屏蔽阵列以产生滤波输出。此外，该方法包括按基于该滤波输出的横跨该多个图像的对应像素的加权平均值来混合选择的像素以产生具有增强景深的复合图像。