[发明专利]显微图像的压缩获取

说明书

一种用于计算成像的显微镜可以包括配置为用多个波长照明样本的照明源、图像传感器、将样本成像到图像传感器上的物镜和可操作地耦合到照明组件和图像传感器的处理器。处理器可以被配置为从使用第一组照明条件以第一波长照明的样本获取第一图像数据集。处理器还可以被配置为从使用具有第二数量的照明条件的第二组照明条件以第二波长照明的样本获取第二图像数据集。第二组照明条件包括比第一组更少的照明条件，以便减少获取时间。处理器可以被配置为将第一图像数据集和第二图像数据集组合成样本的计算重建图像。

相关申请

本申请根据35U.S.C.119(e)要求2018年12月21日提交的第62/783,527号美国临时专利申请的权益，其公开内容通过引用以其整体并入。

背景

在计算成像中，物体的高分辨率计算重建图像(computationally reconstructedimage)可以产生自用不同照明拍摄的一系列低分辨率图像。这种方法具有从具有较低分辨率的成像系统提供样本的高分辨率计算重建图像的好处。计算成像可以用于从低分辨率图像生成高分辨率计算重建彩色图像。然而，由于收集多个低分辨率图像和从收集到的信息以计算方式产生高分辨图像所需的时间，与计算成像相关联的开销不太理想。因为低分辨率图像的数量通常可以决定输出的高分辨率图像的质量和分辨率，所以在至少一些情况下，可能难以在基本上不使输出的图像降级的情况下减少开销。对于需要多个视野的应用，开销可能特别重大。

因为计算成像算法经常依赖于物理系统的相对较好的模型(可以是已知的、学习的或隐含的)，所以这些算法可能与波长相关。在一些情况下，例如当单独处理每个波长时，这种波长相关性可以产生进一步的开销。对于每个波长，可以复制重建时间，并且在一些情况下，可以复制获取时间。例如，彩色成像过程可以用三个颜色通道(例如，红色、绿色和蓝色或“RGB”)操作，这可导致获取时间乘以三以及计算重建时间乘以三。这些通道也可以用在另一种彩色空间，如Lab(例如，CIELab)、YCbCr、YUV等，其可以进一步添加到计算重建和/或获取时间。

鉴于上述情况，减少获取时间和/或重建时间而不使输出的计算重建图像的质量和效用显著降级，将是可取的。

概述

如下面将更详细地描述，本公开描述了用于通过使用用于第一波长的第一组照明条件获取样本的第一图像数据集和使用用于第二波长的第二组照明条件获取样本的第二图像数据集来压缩获取显微图像的各种系统和方法。第一组照明条件可以包括比第二组照明条件更大数量的照明条件。第一图像数据集和第二图像数据集可以组合成样本的计算重建图像。因为第二组照明条件少于第一组照明条件，所以当与传统方法相比较时，此方法可以减少获取时间、重建时间、存储要求和其他成本。另外，因为第一波长可以被选择为产生的图像包含比第二波长的图像更多的信息，所以所得到的重建图像可能不会比来自传统方法的重建图像包含明显更少的信息。

另外，本文描述的系统和方法可以通过减少数据集大小和更有效地计算重建图像来改进计算设备(例如，连接到显微镜或与显微镜集成的计算设备)的功能。这些系统和方法也可以通过改进获取时间来改进显微成像领域。

通过引用并入

在此提及和标识的所有专利、申请和公开均通过引用以其整体并入本文，并且即使在本申请中的其他地方提及，也应被视为通过引用完全并入。

附图简述

通过参考以下阐述说明性实施例的详细描述及其附图，将获得对本公开的特征、优点和原理的更好理解，其中：

图1示出了根据一些实施例的示例性显微镜的图示；

图2A示出了根据一些实施例的当图1的显微镜失焦时的两个光束对的光学路径的图示；

图2B示出了根据一些实施例的当图1的显微镜聚焦时的两个光束对的光学路径的图示；