[发明专利]细胞显微成像方法、图像处理方法以及成像分析系统

权利要求书

1.一种细胞显微成像方法，其特征在于该方法利用软X射线进行细胞亚微结构的成像，其包括以下步骤：（1）标本制作；（2）目标细胞的初步查找和选择；和（3）软X射线成像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标本制作步骤包括：（1）将组织细胞标本切成超薄切片标本，超薄切片标本厚度为1.5-5nm；（2）将已切好的超薄切片标本放置在38℃-40℃水槽的水面上，使标本漂浮于水面迅速均匀展开呈平面状，所述槽液中含有3ppm-10ppm重量的吐温20或吐温40，优选吐温20；和（3）使用电镜铜网捞取已在水槽漂浮展平的超薄切片标本，再将该电镜铜网放在吸水纸上控尽水分并晾干，所述电镜铜网为200-300目并且在捞取切片之前进行如下处理：将干净的铜网平铺在培养皿内滤纸上，然后缓慢倒入0.1-0.5%重量的Formvar溶液直到漫过铜网为止，再立即倒干培养皿内液体，干燥备用。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标细胞的初步查找和选择步骤包括：将电镜铜网超薄切片标本置于光学显微镜下进行视觉检查，初步查找目标细胞后，选择并固定好观察视野，在光学显微镜下拍摄细胞放大至少100倍的光镜照片，其中目标细胞的初步查找和选择是基于细胞显微成像的直接目的进行的，所述直接目的包括为生物学、病理学、医学、食品和农林业提供有效中间信息。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述软X射线成像步骤包括：

将电镜铜网超薄切片标本送至同步辐射装置，应用同步辐射软X射线显微光束线扫描，显影在光刻胶上，再用显微透射进行观察并拍摄出软X射线显微成像的图像，软X射线显微光束波长范围为1.0-10.0nm，软X射线显微对生物样品曝光的水窗材料为氮化硅，最小厚度为20nm，所述氮化硅的配比为Si₃N₄，窗口尺寸为0.1-0.5mm × 0.1-0.5mm。

5.一种图像处理方法，该方法可用于处理根据权利要求1-4中任一项所述的方法获得的图像以降低噪声、消除伪影和提高对比度，处理步骤包括：在同步辐射软X射线细胞显微成像后，首先进行图像信号调理，然后进入图像信号采集进行数字采样，最终将数字信号以串口或并口的形式送入计算机系统进行处理，其中，同步辐射软X射线显微图像信号是模拟信号，在变换为数字信号之前进行调理，即放大、缓冲或定标模拟信号，以适合于后续信号采集单元输入；图像信号采集包括图像预处理、图像分割分析和重叠细胞重构。

6.根据权利要求5所述的图像处理方法，其中所述图像预处理包括灰度变换、直方图调整、细胞前置处理、细胞核前置处理以及去除干扰物质；所述灰度变换为将细胞影像转为灰度格式，以便于后续的处理工作，利用彩色影像与灰度影像之间的转换公式进行转换；所述直方图调整为采用直方图拉伸或直方图均衡化方法间接增强对比度；所述细胞前置处理包括对比调整、二值化、边缘检测中的一种或其任意组合；所述去除干扰物质包括侵蚀、扩张及逻辑处理中的一种或其任意组合，目的是取得去除干扰物质后的细胞影像。

7.根据权利要求5或6所述的图像处理方法，其中所述图像分割包括；将第一快速行进算法应用于经预处理的图像以获得第一快速行进图，所述第一快速行进算法起始于图像的背景，并且第一快速行进算法的速度函数是基于图像的第一边缘强度图；将第一快速行进图分割成多个同质区域；将所述同质区域中的每一个区域分别映射到所述图像的一个结点使得相邻同质区域的结点彼此相连，以及使得图像包含与位于细胞中心的同质区域相对应的根结点；基于所述图像，将每个同质区域按前景或背景进行划分；在所述按前景划分的同质区域内将第二快速行进算法应用于第二边缘强度图，使得将前景分割成单个的细胞，其中该第二快速行进算法起始于与所述图像的根结点相对应的同质区域，所述第一边缘强度图与第二边缘强度图不同，所述第一快速行进算法和第二快速行进算法相同或不同。