[发明专利]一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统及方法

说明书

本发明提供一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统及方法，涉及显微成像技术领域，该系统包括：人机交互模块，用于确定感兴趣区域，并生成感兴趣区域的三维成像指令和配准指令；控制模块，用于根据三维成像指令，生成控制指令；接口模块，用于向扫描电镜发送控制指令，并接收扫描电镜的图像数据；存储模块，用于存储图像数据；数据处理模块，用于获取存储模块的图像数据，并根据配准指令，对图像数据进行三维配准并组合，得到三维影像，以及，将配准后的三维影像发送给人机交互模块。本发明实现从扫描电镜成像到序列切片电镜图像三维配准的一体化高通量三维成像，生物结构三维电镜影像的所见即所得。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统及方法。

背景技术

微观尺度上，快速稳定的重建出纳米分辨的脑组织三维结构是能否建立大范围突触水平神经连接图谱的限制瓶颈之一，如何高效率地获取生物三维电镜数据，已成为迫切需要解决的问题。

随着电子显微镜在生命科学领域的深入应用，大规模精细微观结构的电镜成像解析成为探究纳米尺度生物结构的重要手段，尤其在生物脑科学与神经科学微观连接网络解析中，序列切片电镜成像的技术手段逐步走向成熟，形成了连续电镜三维成像技术。

使用卷轴设计加带式系统的方法实现序列超薄切片的自动收集并进行扫描电镜成像，不但可以实现较大体量神经环路三维重建、切片样品可以保留，而且还可以多台电镜并行成像，已经成为生物电镜三维重建领域公认的最有效的解决方案。

随着成像技术的发展，扫描电镜的成像效率得到很大的提升，多束电镜(Multi-Beams)可以快速获取大面积的图像，大范围图像采集时间也从数年减少到只需几周。成像速度的成倍提升，导致以脑科学和神经科学为代表的生命科学领域对高通量生物组织三维电镜重建有着迫切的需求。

目前，采用连续切片和扫描电镜成像的方式对生物组织进行三维电镜成像，是纳米分辨的生物结构三维重建领域公认的最有效的解决方案。然而，传统的生物组织序列切片电镜图像三维影像获取方法，都是在所有的序列切片图像都采集完毕后再进行图像配准工作，这样的方式不仅没有利用到电镜图像成像时所消耗的时间，也无法实时查看到已采集完毕数据的配准结果。

发明内容

本发明提供一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统及方法，用以解决现有技术中图像配准效率低的缺陷，实现从扫描电镜成像到序列切片电镜图像三维配准的一体化高通量三维成像，生物结构三维电镜影像的所见即所得。

本发明提供一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统，包括：

人机交互模块，用于确定感兴趣区域，并生成所述感兴趣区域的三维成像指令和配准指令；

控制模块，用于根据所述三维成像指令，生成所述控制指令；

接口模块，用于向扫描电镜发送控制指令，并接收所述扫描电镜的图像数据；其中，所述扫描电镜基于所述感兴趣区域获取所述图像数据，所述感兴趣区域由若干图像采集区域构成，相邻的所述图像采集区域的边缘处形成重叠采集区域；

存储模块，用于存储所述图像数据；

数据处理模块，用于获取所述存储模块的所述图像数据，并根据所述配准指令，对所述图像数据进行三维配准并组合，得到三维影像，以及，将配准后的所述三维影像发送给所述人机交互模块。

根据本发明提供的一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统，所述人机交互模块包括：

区域确定单元，用于确定所述感兴趣区域；

指令生成单元，用于根据所述感兴趣区域，生成所述感兴趣区域对应的所述三维成像指令和所述配准指令。

根据本发明提供的一种面向序列切片的扫描电镜三维影像获取系统，所述控制模块包括：