[发明专利]对象的描绘

说明书

一种用于表征样品中的一个或多个对象的方法，该方法包括以下步骤：任选地使用一个或多个透镜收集来自样品的透射、折射、散射、衍射和/或发射光，包括荧光和/或冷光，从而形成收集光；通过所述收集光在传感器表面上形成对象的至少第一图像和第二图像，其中，对于至少第一和第二图像，不同地非对称调制收集光，或者形成对象的至少第三图像和第四图像，其中，第三图像和第四图像的焦平面具有不同的位置，或者形成对象的光的至少第五图像，其中，对于至少第五图像，收集光在与周围环境相比不同的至少两个位置处被调制，或者形成对象的至少第六图像和第七图像，其中，对于至少第六图像和第七图像，不同地非对称调制收集光，并且第六图像和第七图像的焦平面具有不同的位置；及处理至少第一和第二图像，或至少第三和第四图像，其中，处理至少是从第四图像减去第三图像，至少第五图像，或至少第六和第七图像，以用于表征样品中的一个或多个对象。

技术领域

本发明涉及在图像细胞计数法或显微镜法中描绘或表征对象的任务，所述对象例如是生物颗粒和/或生物颗粒的元素或部分。

背景技术

图像细胞计数法和显微镜法是生物学领域以及其他领域中的基本工具。几十年来，使生物颗粒(作为单个颗粒或颗粒簇)可视化以及使生物分子在单个细胞和细胞核中的精确分布可视化的能力为科学家提供了细胞机制的重要信息。图像细胞计数法的主要工具是：一般的显微镜法，其中考虑颗粒和光之间的直接相互作用；以及发射显微镜法，例如荧光显微镜法，其中发射到颗粒上的光引起更高波长的光发射。

不管所研究的样品如何，图像细胞计数法的目的都是产生描绘存在于样品中的对象或结构的图像，该图像用于定量和/或定性特征提取。因为在图像细胞计数法和显微镜法中的样品图像通常可以在很大程度上被认为是样品背景的描绘，相对于样品背景，对象或结构的描绘可以被描述为其中对象或结构相对于图像性质的对比度不同于背景的对比度的条件。所描绘的样品与样品的对象或结构之间的差异，即对比度，是图像细胞计数法及显微镜法的关键要素。

对比度通常表示为来自对象的信号与来自背景的信号的比率，即对比度等于S_对象除以S_背景，其中“S”代表与所讨论的效应相关的信号强度，例如源自所考虑的效应的测量信号的结果。从该关系中可以清楚地看出，增加的对比度可以是增加来自对象的信号或减少来自背景的信号的结果。在明视场成像或背景明亮的其它技术的情况下，信号可以是正的即比背景更亮，或者是负的即比背景更暗。对比度取决于所使用的方法，通常涉及解析信号强度的方法能力，其中有时必须通过例如应用降噪方法(例如数值滤波)来改善对比度可靠性，或者通过在相同条件下记录两个或更多个图像来确定平均图像以减少随机噪声。具有最大对比度的方法例如是检测荧光信号，其中背景信号实际上不存在，而来自对象的信号在理论上很大程度上受限于激发光强度和存在于或结合于对象的荧光染料分子的数量的组合。在正常条件下，这可以产生极高的对比度。然而，基于荧光显微镜法的分析是劳动密集型的，通常需要混合样品和荧光试剂，因此需要具有专门训练的操作者。此外，将荧光分子结合到对象的方法通常是非常有选择性的，这意味着通常只有所考虑的对象的某一部分可以产生信号。最后，用荧光染料进行复染将限制用于测量其它荧光染料的可用通道的数量。因此，存在对自动化图像细胞计数法和自动化图像细胞计数分析以及自动化显微镜法和分析的高需求，其可以产生诸如生物颗粒的对象或结构的描绘。

尽管常规的显微镜法是视场的2维表示，即，可见对象在图像捕获装置的检测元件的2维阵列上的分布，但是通常感兴趣的是确定对象或对象的部分在3维中的空间位置。现有技术中获得这种信息的方法通常基于在光学系统的焦平面向上和/或向下移动通过样品的条件下记录一系列图像。随后处理所得到的图像集合，称为焦点堆栈，以便确定样品中不同对象或对象的部分的高度。这种焦点堆栈的处理可能是计算密集的或复杂的，使得执行起来很繁琐，例如当分析涉及记录几个视场以便覆盖大量样品时。此外，该方法需要仔细控制光学系统的对准，因为与完美对准的偏差将导致对象的图像表示在整个图像堆叠中横向“移动”，这意味着必须在分析之前补偿这种“对象移动”。