[发明专利]用于使用监督式高品质成像的图像采集的系统和方法

说明书

本申请公开用于使用监督式高品质成像的图像采集的系统和方法。系统具有校准模块、图像采集模块和图像展示模块。当系统接收用于成像的培养板时，针对培养板和培养基的默认值被用于在给定时间内开始图像采集。采集的图像然后被用于创建图像的逐像素映射。系统针对饱和像素以及针对信噪比检测逐像素映射，如果饱和像素的数量在预定的阈值处或高于预定的阈值，或者像素的信噪比低于预定的阈值，系统获取新的图像。光子通量和/或曝光时间的新值从这个检测中被确定，以及使用新值采集新的图像，并且步骤被重复。一旦针对不饱和像素的预定的阈值信噪比的决定被获得，或当针对图像采集的时间间隔的预定的较高阈值逝去时，系统提供给定的时间的最终图像。

本申请是国际申请日为2015年01月30日、进入国家阶段日为2016年07月28日的名称为“用于使用监督式高品质成像的图像采集的系统和方法”的中国专利申请201580006407.8的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2014年1月30的美国临时申请No.61/933,426的优先权，其公开通过参考的方式被合并于此。

背景技术

高动态范围(HDR)成像是一种捕获图像在最亮和最暗区域之间的较高动态范围的数字成像技术。Christiansen等人的美国专利No.7,978,258中描述了用于自动地优化从数字图像获得的像素强度的动态范围的过程。HDR在不同的曝光等级处拍摄若干图像，并且使用算法将它们拼凑在一起以创建既有黑点又有亮点的图像，不连累两者中任一个的质量。然而，HDR能够显示实际的失真，因为它扭曲全体图像的强度。相应地，继续寻求不扭曲图像的强度而增强对比的HDR技术。

Allano等人的WO 2012/152769中描述了用于增强生物样品的图像的技术。其中Allano等人的文章中认定的这种样品成像的问题是：

ⅰ)被观察的菌落的大小；

ⅱ)一个菌落与另一个菌落的接近度；

ⅲ)菌落的颜色混合；

ⅳ)有盖培养皿(Petri Dish)的种类；以及

ⅴ)培养基的种类；和其他要素。

Allano等人提出的生物样品成像问题的方案是准备从每种颜色获得的图像创建的源图像，针对培养基和培养容器移除预定的吸收效应，并且使用预定的曝光确定光子通量和曝光时间的值以获得图像，该图像随后被剖割成亮度区域。由此，图像亮度被获得并且用于确定所使用的光子通量和曝光时间的值是否正确或者光子通量和曝光时间的新值是否应该被用于图像捕获。

上述技术的问题是它们不提供具有提供能够检测非常微小变化的成像条件的能力的系统，相比之下该微小变化对于生长培养基上的微生物的基于图像的检测/识别是必需的。由于微生物基于图像的证据和/或它们在培养基上的生长是(或至少能够是)很难检测的，所以寻求用于这种样品成像的更加稳健的技术。

发明内容

此中所述的是针对具有低的或可变对比度的图像，增强图像捕获的系统和方法。这种挑战性的成像环境的一个示例是生长在琼脂(agar)生长板上的细菌菌落。细菌菌落反射的光与琼脂的不同。此外，细菌菌落能够从浅颜色到深颜色变化并且反射与琼脂不同的光。捕获菌落的图像的时间是短的(大约一秒)。典型地，生长板的图像每3到6小时拍摄一次。