[发明专利]检测流体中的微观物体

说明书

一种方法(10)利用分别源自第一、第二和第三数字图像帧的第一、第二和第三图像数据，该第一、第二和第三数字图像帧是在通过相干光对样本体积进行照明时、对包含可能包括移动微观物体的流体的样本体积在时间上顺序进行捕获的，对于存在于样本体积中的外来来源的移动微观物体，每个图像数据包括全息图案(11)；并且所述方法包括：自动生成包括第一和第二图像数据的差的第一差分图像数据(13a)；自动生成包括第二图像数据和第三图像数据的差的第二差分图像数据(13b)；自动生成包括第一和第二差分图像数据的乘积的差分乘积(POD)图像数据(14)；以及基于存在于POD图像数据(17)中的一个或多个乘积图案而自动检测样本体积中一个或多个移动微观物体的存在。

技术领域

本发明总体上涉及监视诸如水的流体的质量。特别地，本发明涉及用于借助于光学感测来监视流体的微观颗粒或微生物含量的方法和装置。

背景技术

水质是生产、供应或使用清洁水的各种应用的重要参数。对于作为城市用水的最终用户的人们的安全和健康以及对于使用具有特定质量要求的水的各种工业过程，水质可能是关键的。

常规地，彻底的水质分析已经被作为耗时的实验室过程执行，其中借助于分析仪器研究水样。然而，在许多应用中，需要更快的响应时间。这样的示例包括例如监视水处理厂中、城市供水网络中、或者某些关键类型的住宅供水系统(诸如医院、老人院或托儿所)中的内部水递送中、以及某些工业过程中的内部水递送中的水质。

同轴全息术或全息显微术已被作为一种用于快速水质监视的潜在技术提出。在US2004/0169903 A1中，公开了用于追踪海水中的颗粒和生命形式的同轴全息术方法。在另一个示例中，在Mudanyyali O、Oztoprak C、Tseng D、Erlinger A、Ozcan A等人的，使用现场便携式且经济高效的无透镜显微镜来检测水性寄生虫(Detection of waterborneparasites using field-portable and cost-effective lensfree microscopy)，芯片实验室(Lab on a chip)，2010；10(18)：2419-2423，电子出版物(Electronic publication)at www.rsc.org中公开了用于检测病原性水性寄生虫的紧凑型同轴全息显微镜。

在现有技术的全息显微术方法中，其中使用复杂的数学算法将全息图像重建为样本的一个或多个二维图像的重建阶段需要繁重且耗时的计算以及强大、昂贵的计算设备。这可能会阻碍同轴全息显微术系统的小型、低成本传感器级别实施的实施。

与水质监视类似，在需要检测和/或分析流体中的外来显微镜物体的情况下，也存在各种其他应用。

发明内容

提供本概述为了以简化的形式介绍概念的选择，该概念的选择将在下面的详细描述中进一步描述。本概述既不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用于限制所要求保护的主题的范围。

在一个方面，可以实施一种方法，该方法可以被用于检测流体中存在的外来来源(foreign origin)的微观物体。该方法可以用于，例如，监视水供应、分配或使用系统和网络中的水质。微观物体可以是，例如，杂质颗粒和/或微生物。在其他实施例中，流体可以是一些其他液体或气体，而不是水。

在该方法中，利用了第一、第二和第三图像数据，那些图像数据分别源自第一、第二和第三数字图像帧，在通过相干光对样本体积进行照明、由此可能的微观物体散射所述光的一部分、散射光和非散射光发生干涉以便在微观物体后面形成干涉条纹时，该第一、第二和第三数字图像帧由接收穿过包含流体(该流体可能包括外来来源的移动微观物体)的样本体积传播的光的图像传感器在时间上顺序捕获，对于在捕获相关联的数字图像帧时存在于样本体积中的外来来源的移动微观物体，每个图像数据包括由干涉条纹形成的具有空间交替强度的全息图案。