[发明专利]图像分析系统及使用该图像分析系统的方法

说明书

公开了一种使用非暂时性可编程设备分析图像的系统和方法。在非暂时性可编程设备上操作的用户界面生成器接收生物样本的第一图像和第一图像分析步骤的指定。在非暂时性可编程设备上操作的定序器将第一图像分析步骤应用于第一图像以开发经注释的训练数据，并且在非暂时性可编程设备上操作的机器学习系统训练器训练未训练的机器学习系统以开发经训练的机器学习系统。当向经训练的机器学习系统呈现第一图像作为输入时，经训练的机器学习系统开发经注释的训练数据的预测。此外，所述定序器接收包括第二图像分析步骤的工作流的指定，所述第二图像分析步骤指定操作所述经训练的机器学习系统，并且所述定序器对第二图像执行所述工作流以分析所述第二图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2019年1月23日提交的美国申请NO.16/254,823的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开主题涉及用于分析生物样本图像的图像分析系统，并且更具体地，涉及在该图像分析系统中结合机器学习系统。

背景技术

成像系统可以用于获得生物样本的显微图像。可以使用图像分析系统来处理这样的图像，以识别与其中的感兴趣对象(细胞、细胞器等)相关联的图像的像素，以对图像中表示的不同类型的感兴趣对象进行分类，以获得关于所述感兴趣对象或其部分等的指标。所述指标可以包括例如感兴趣对象的计数、生物样本中表示的每种类型的感兴趣对象的计数、细胞的大小(面积、周长、体积)、感兴趣对象的大小的统计等(均值、众数、中值、标准差等)。

一些图像分析系统允许操作者交互地指定用于分析生物样本的一个或多个图像以创建输出图像的工作流。输出图像的每个像素与生物样本的图像的对应像素相关联，并且输出图像的像素值指示生物样本的图像的对应像素是否与感兴趣对象相关联，所述感兴趣对象诸如细胞、细胞的特定类型的组分、特定类型的细胞或具有某些特性的细胞等。

使用图像分析系统指定的工作流包括应用于生物样本的图像或从先前图像分析步骤生成的图像的图像分析步骤的序列，以及用于所述图像分析步骤的参数。通常，使用示例性生物样本的一个或多个图像来定义包括工作流及其参数的图像分析步骤的序列。例如，操作者选择从成像系统采集的或从执行先前图像分析步骤得到的一个或多个图像。操作者还从可用图像分析步骤库中选择图像分析步骤以使用所选图像来执行，并且迭代地调整与所选图像分析步骤相关联的参数，同时查看这种调整对图像分析步骤的输出的影响。此后，如果对参数的这种调整满足操作者的期望的输出，则操作者将所选择的图像分析步骤和与其相关联的参数添加到工作流。否则，操作者可以选择不同的图像分析步骤或终止创建工作流。操作者继续以这种方式开发工作流，直到工作流的输出令人满意。在操作者已经选择了所有图像分析步骤和执行这些步骤的序列之后，图像分析系统可以对一个或多个附加图像应用所述工作流以分析这些图像。

包括工作流的一些图像分析步骤与在特定条件下生物样本的一个或多个图像的获取相关联，例如，在荧光期间使用特定照明条件、在发光体和生物样本之间使用一个或多个滤光器、在生物样本和图像捕获装置之间使用一个或多个滤光器、使用特定物镜等。一些图像分析步骤可以包括使用图像处理操作来处理所获取的(多个)图像和/或作为执行另一图像分析步骤的结果而生成的(多个)图像。这种图像处理操作可以包括将一个或多个图像处理滤波器应用于一个或多个图像，例如模糊掩蔽滤波器、阈值滤波器、边缘检测滤波器、平滑滤波器等。工作流中指定的图像处理操作还可以包括通过将一个或多个捕获图像彼此组合、将一个或多个捕获图像与由先前图像处理操作生成的一个或多个图像组合等来生成图像。图像处理操作还可以包括对图像中的不同类型的对象(例如，细胞或其部分)进行计数的测量操作，以及测量与如上所述的对象相关联的指标。

Cohen等人的标题为“提供用于图像分析序列的选择性排列和配置的图像处理系统”的NO.8,577,079美国专利公开了这样的图像分析系统。另外，Cohen等人的标题为“用于多维数据的图像分析的系统和方法”的NO.9,928,403美国专利公开了另一种这样的图像分析系统，用于指定和应用可以用于多维图像的工作流。这两个专利的全部内容在此引入作为参考。