專利名稱：用于具有增強景深的成像的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及成像，并且更具體地涉及具有增強景深的圖像的構建。
背景技術：
例如癌癥、傳染病和其他病癥等生理狀況的預防、監(jiān)測和治療要求這些生理狀況 的及時診斷。一般，來自患者的生物樣本用于疾病的分析和識別。顯微鏡分析是在這些樣 品的分析和評估中廣泛使用的技術。更具體地，樣品可研究以檢測可指示疾病狀態(tài)的異常 數(shù)量或類型的細胞和/或組織的存在。自動化顯微鏡分析系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)以便于這些樣品的 快速分析并且具有超過人工分析(其中技術人員可能隨時間而感到疲勞從而導致樣品的 誤讀)的準確性的優(yōu)勢。典型地，在載玻片上的樣品裝載到顯微鏡上。該顯微鏡的透鏡或 物鏡可聚焦到樣品的特定區(qū)域上。然后樣品的一個或多個感興趣對象被掃描?？勺⒁獾竭m 當?shù)鼐劢箻悠?物鏡以便于高質(zhì)量圖像的采集是最重要的。數(shù)字光學顯微鏡用于觀察很多種樣品。景深限定為沿視軸的對應于正由透鏡系統(tǒng) 成像到圖像平面的三維(3D)場景的焦點對準部分的深度范圍的度量。通過使用數(shù)字顯微 鏡采集的圖像典型地以高數(shù)值孔徑采集。以高數(shù)值孔徑獲得的圖像一般對從樣品到物鏡的 距離高度敏感。甚至幾微米的偏差可足夠使樣品立即處于離焦。另外，甚至在顯微鏡的單 個視場內(nèi)，僅通過調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)使整個樣品一次聚焦可能是不可能的。此外，該問題在掃描顯微鏡的情況下進一步擴大，其中要采集的圖像從多個視場 合成。除樣品的變化外，顯微鏡載玻片具有它的表面形貌上的變化。當提升、降低和傾轉載 玻片時，用于在垂直于顯微鏡的光軸的平面上平移載玻片的機構也可在圖像質(zhì)量中引入不 完美，由此導致在采集的圖像中的不完美聚焦。另外，不完美聚焦的問題在設置在載玻片上 的樣品在顯微鏡的單個視場內(nèi)不是充分平坦的情況下進一步惡化。具體地，設置在載玻片 上的這些樣品可具有可觀數(shù)量的在非載玻片平面內(nèi)的材料。許多技術已經(jīng)開發(fā)用于成像，其解決與將具有可觀數(shù)量的在非平面內(nèi)的材料的樣 品成像關聯(lián)的問題。這些技術一般需要捕捉顯微鏡的整個視場并且將它們縫合在一起。然 而，當樣品的深度在單個視場內(nèi)顯著變化時這些技術的使用引起聚焦不足。共焦顯微鏡已 經(jīng)被采用以獲得三維(3D)顯微鏡場景的深度信息。然而，這些系統(tǒng)趨向于是復雜并且昂貴 的。同樣，因為共焦顯微鏡典型限制于顯微鏡樣本的成像，它們對于將宏觀場景成像一般是 不實用的。某些其他技術通過采集并且保留在多個焦平面的圖像來解決當樣品的深度在單 個視場內(nèi)顯著變化時的自動聚焦的問題。盡管這些技術提供顯微鏡的操作者熟悉的圖像， 這些技術要求保留3-4倍的數(shù)據(jù)量，并且對于高吞吐量儀器這很可能是成本不允許的。另外，某些其他當前可用的技術牽涉將圖像分成固定區(qū)域并且基于在這些區(qū)域中 獲得的對比度選擇源圖像。不幸地，這些技術的使用在產(chǎn)生的圖像中引入不滿意的偽像。此 外，這些技術趨向于產(chǎn)生具有有限聚焦質(zhì)量的圖像(特別當面對在單個視場內(nèi)不是充分平 坦的設置在載玻片上的樣品時)，由此限制這些顯微鏡在病理實驗室中用于診斷這樣的樣品中的異常情況(特別在該診斷要求高放大率情況下)(如關于骨髓抽出物)。開發(fā)配置成構建具有有利地增強圖像質(zhì)量的增強景深的圖像的健全技術和系統(tǒng) 因此可是可取的。此外，需要有配置成將具有可觀的在非載玻片平面內(nèi)的材料的樣品準確 成像的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本技術的方面，提供用于成像的方法。該方法包括在多個樣品距離處采集對 應于至少一個視場的多個圖像。此外，該方法包括確定對應于在該多個采集的圖像的每個 中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)。該方法還包括對于在該多個采集的圖像的每個中的每個像素， 識別該多個圖像中產(chǎn)生該像素的最好品質(zhì)因數(shù)的圖像。此外，該方法包括產(chǎn)生該多個圖像 中的每個圖像的陣列。另外，該方法包括基于確定的最好品質(zhì)因數(shù)填充陣列以產(chǎn)生填充的 陣列集。同樣，該方法包括使用位屏蔽處理該填充陣列集中的每個填充陣列以產(chǎn)生位屏蔽 濾波陣列。另外，該方法包括基于該位屏蔽濾波陣列從該多個圖像中的每個圖像選擇像素。 該方法還包括使用雙三次濾波器處理位屏蔽陣列以產(chǎn)生濾波輸出。此外，該方法包括按基 于該濾波輸出的橫跨該多個圖像的對應像素的加權平均值來混合選擇的像素以產(chǎn)生具有 增強景深的復合圖像。根據(jù)本技術的另一個方面，提供成像裝置。該裝置包括物鏡。此外，該裝置包括配 置成產(chǎn)生樣品的多個圖像的初級圖像傳感器。另外，該裝置包括配置成沿光軸調(diào)節(jié)物鏡和 樣品之間的樣品距離以將樣品成像的控制器。該裝置還包括掃描臺以支撐樣品并且至少在 大致上正交于光軸的橫向上移動樣品。此外，該裝置包括處理子系統(tǒng)以在多個樣品距離處 采集對應于至少一個視場的多個圖像，確定對應于在該多個采集的圖像的每個中的每個像 素的品質(zhì)因數(shù)，對于在該多個采集的圖像的每個中的每個像素，識別該多個圖像中產(chǎn)生該 像素的最好品質(zhì)因數(shù)的圖像，產(chǎn)生該多個圖像中的每個圖像的陣列，基于確定的最好品質(zhì) 因數(shù)填充陣列以產(chǎn)生填充的陣列集，使用位屏蔽處理該填充陣列集中的每個填充陣列以產(chǎn) 生位屏蔽濾波陣列，基于該位屏蔽濾波陣列從該多個圖像中的每個圖像選擇像素，使用雙 三次濾波器處理該位屏蔽陣列以產(chǎn)生濾波輸出，以及按基于該濾波輸出的橫跨該多個圖像 的對應像素的加權平均值來混合選擇的像素以產(chǎn)生具有增強景深的復合圖像。


當下列詳細說明參照附圖(其中相似的符號在整個附圖中代表相似的部件)閱讀 時，本發(fā)明的這些和其他的特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中圖1是例如數(shù)字光學顯微鏡等成像裝置的框圖，其包含本技術的方面；圖2是具有可觀的設置在非載玻片上平面內(nèi)的材料的樣品的圖解圖示；圖3-4是根據(jù)本技術的方面的多個圖像的采集的圖解圖示；圖5是圖示根據(jù)本技術的方面將例如在圖2中圖示的樣品等樣品成像的示范性過 程的流程圖；圖6是根據(jù)本技術的方面用于在圖5的成像的過程中使用的采集的圖像的部分的 圖解圖示；圖7-8是根據(jù)本技術的方面的圖6的采集的圖像的部分的分段的圖解圖示；以及
圖9A-9B是圖示根據(jù)本技術的方面合成復合圖像的方法的流程圖。
具體實施例方式如將在下文中詳細描述的，提供用于將例如具有可觀的在非載玻片平面內(nèi)的材料 的樣品等樣品成像、同時增強圖像質(zhì)量并且優(yōu)化掃描速度的方法和系統(tǒng)。通過采用在下文 中描述的方法和裝置，可獲得增強的圖像質(zhì)量和相當大地增加的掃描速度，同時簡化樣品 掃描的臨床工作流程。盡管，在下文中圖示的示范性實施例在數(shù)字顯微鏡的上下文中描述，將意識到成 像裝置在例如但不限于望遠鏡、照相機或醫(yī)療掃描儀(例如X射線計算機斷層攝影術(CT) 成像系統(tǒng)等)等其他應用中的使用也與本技術結合考慮。圖1圖示例如數(shù)字光學顯微鏡等成像裝置10的一個實施例，其包含本發(fā)明的方 面。該成像裝置10包括物鏡12、初級圖像傳感器16、控制器20和掃描臺22。在該圖示的 實施例中，樣品M設置在蓋玻片沈和載玻片觀之間，并且樣品對、蓋玻片沈和載玻片觀 由掃描臺22支撐。蓋玻片沈和載玻片觀可由例如玻璃等透明材料制成，同時樣品M可 代表很多種對象或樣品，包括生物樣品。例如，樣品M可代表例如集成電路芯片或微機電 系統(tǒng)(MEMQ等工業(yè)對象和例如包括肝或腎細胞的活體檢視組織等生物樣品。在非限制性 示例中，這樣的樣品可具有平均從大約5微米到大約7微米并且變化若干微米的厚度，并且 可具有大約15X15毫米的橫向表面積。更特別地，這些樣品可具有大量在非載玻片觀平 面內(nèi)的材料。物鏡12從樣品M分隔開一樣品距離，其沿Z(豎直)方向上的光軸延伸，并且物 鏡12具有在大致上正交于Z或豎直方向的X-Y平面(橫向或水平方向)中的焦平面。物 鏡12采集從特定視場中的樣品M發(fā)射的光30，將該光30放大并且將該光30引導到初級 圖像傳感器16。物鏡12可根據(jù)例如應用和待成像的樣品特征的尺寸而在放大倍率上變化。 通過非限制性示例，在一個實施例中，物鏡12可以是提供20X或更大放大率并且具有0. 5 或大于0. 5 (小焦深)的數(shù)值孔徑的高倍率物鏡。物鏡12可根據(jù)物鏡12的設計工作距離 從樣品M分隔開一樣品距離(范圍在從大約200微米到大約幾毫米之間)，并且可從例如 在焦平面中的750X750微米的視場采集光30。然而，工作距離、視場和焦平面還可根據(jù)顯 微鏡配置或待成像的樣品M的特性而變化。此外，在一個實施例中，物鏡12可耦合于例如 壓力致動器等位置控制器以向物鏡12提供精準電動機控制和快速微小視場調(diào)節(jié)。在一個實施例中，初級圖像傳感器16可使用例如初級光路32產(chǎn)生對應于至少一 個視場的樣品M的一個或多個圖像。初級圖像傳感器16可代表例如基于從市場獲得的電 荷耦合器件(CCD)的圖像傳感器等任意數(shù)字成像裝置。此外，成像裝置10可使用包括明場、相位襯度(phase contrast)、微分干涉襯度 和熒光的很多種成像模式照射樣品24。從而，光30可使用明場、相位襯度或微分干涉襯度 從樣品M透射或反射，或光30可使用熒光從樣品M (熒光標記的或固有的)發(fā)射。另外， 光30可使用透射型照射(其中光源和物鏡12在樣品M的相反側上)或反射型照射(其 中光源和物鏡12在樣品M的相同側上)產(chǎn)生。如此，成像裝置10可進一步包括光源(例 如高強度LED或水銀或氙弧或金屬鹵化物燈等)，其為了圖示方便從圖中省略。此外，在一個實施例中，成像裝置10可以是配置成快速捕捉樣品M的大量原始數(shù)字圖像的高速成像裝置，其中每個初級圖像代表在特定視場的樣品M的快照。在某些實施 例中，該特定視場可以是整個樣品M的僅一小部分的代表。該原始數(shù)字圖像中的每個然后 可數(shù)字結合或縫合在一起以形成整個樣品M的數(shù)字表示。如之前提到的，初級圖像傳感器16可使用初級光路32產(chǎn)生對應于至少一個視場 的樣品M的大量圖像。然而，在某些其他實施例中，初級圖像傳感器16可使用初級光路32 產(chǎn)生對應于多個重疊視場的樣品M的大量圖像。在一個實施例中，成像裝置10捕捉并且 利用這些在變化的樣品距離獲得的樣品M的圖像以產(chǎn)生具有增強景深的樣品M的復合圖 像。此外，在一個實施例中，控制器20可調(diào)節(jié)物鏡12和樣品M之間的距離以便于與至少 一個視場關聯(lián)的多個圖像的采集。同樣，在一個實施例中，成像裝置10可存儲該多個采集 的圖像在數(shù)據(jù)存儲庫34和/或存儲器38中。根據(jù)本技術的方面，成像裝置10還可包括用于將例如具有在非載玻片觀平面內(nèi) 的材料的樣品M等樣品成像的示范性處理子系統(tǒng)36。特別地，該處理子系統(tǒng)36可配置成 確定對應于在多個采集的圖像的每個中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)。該處理子系統(tǒng)36還可配 置成基于確定品質(zhì)因數(shù)合成復合圖像。該處理子系統(tǒng)36的工作將參照圖5-9更詳細地描 述。在目前考慮的配置中，盡管存儲器38示為從該處理子系統(tǒng)36分開的，在某些實施例中， 該處理子系統(tǒng)36可包括存儲器38。另外，盡管目前考慮的配置描繪該處理子系統(tǒng)36為從 控制器20分開的，在某些實施例中，該處理子系統(tǒng)36可與控制器20結合。精準聚焦一般通過用致動器在Z方向上調(diào)節(jié)物鏡12的位置達到。具體地，該致動 器配置成在大致上垂直于載玻片觀的平面的方向上移動物鏡12。在一個實施例中，該致動 器可包括用于高速采集的壓電換能器。在某些其他實施例中，該致動器可包括齒條-齒輪 傳動機構(rack and pinion mechanism)，其具有用于大范圍運動的電動機和減速傳動器 (motor and reduction drive)。可注意到成像問題一般在設置在載玻片28上的樣品M在顯微鏡的單個視場內(nèi)不 是平的情況下出現(xiàn)。特別地，樣品M可具有在非載玻片觀平面內(nèi)的材料，由此產(chǎn)生聚焦欠 佳的圖像?，F(xiàn)在參照圖2，描繪載玻片觀和設置在其上的樣品M的圖解圖示40。如在圖 2中描繪的，在某些情況下，設置在載玻片觀上的樣品M可不是平的。通過示例，當樣品 M被去物質(zhì)形態(tài)時，樣品M的材料膨脹由此致使樣品在顯微鏡的單個視場內(nèi)具有在非載 玻片觀平面內(nèi)的材料。因此，樣品的某些區(qū)域可能對于給定的樣品距離是離焦的。因此， 如果物鏡12聚焦在關于樣品M的第一樣品距離處，例如在較低的成像平面A42處等，那么 樣品M的中心將是離焦的。相反，如果物鏡12聚焦在第二樣品距離，例如在較高成像平面 B44處等，那么樣品M的邊緣將是離焦的。更具體地，可能不存在其中整個樣品M處于可 接受的聚焦的折衷樣品距離。術語“樣品距離”在下文中用于指物鏡12和待成像的樣品M 之間的分開距離。同樣，術語“樣品距離”和“焦距”可交換地使用。根據(jù)本技術的示范性方面，成像裝置10可配置成提高景深，由此允許具有實質(zhì)表 面形貌的樣品被準確成像。為此，成像裝置10可配置成采集對應于至少一個視場的多個圖 像同時物鏡12放置在離樣品M —系列樣品距離處，確定對應于在該多個圖像中的每個像 素的品質(zhì)因數(shù)并且基于確定的品質(zhì)因數(shù)合成復合圖像。因此，在一個實施例中，多個圖像可通過將物鏡12放置在離樣品M的多個對應樣 品距離(Z高度)處采集，同時掃描臺22和樣品M留在固定X-Y位置。在某些其他實施例中，多個圖像可通過在Z方向上移動物鏡12和在X-Y方向上移動掃描臺22 (和樣品24)采集。圖3是通過將物鏡12放置在離樣品M的多個對應的樣品距離(Z高度)處同時 掃描臺22和樣品M留在固定X-Y位置來采集多個圖像的方法的圖解圖示50。具體地，對 應于單個視場的多個圖像可通過將物鏡12放置在關于樣品M的多個樣品距離處采集。如 本文使用的，術語“視場”用于指來自其中的光到達初級圖像傳感器16的工作表面上的載 玻片觀的區(qū)域。標號5254和56分別是通過將物鏡12分別放置在關于樣品M的第一樣 品距離、第二樣品距離和第三樣品距離處獲得的第一圖像、第二圖像和第三圖像的代表。同 樣，標號53是對應于物鏡12的單個視場的第一圖像52的部分的代表。相似地，標號55是 對應于物鏡12的單個視場的第一圖像M的部分的代表。此外，標號57是對應于物鏡12 的單個視場的第三圖像52的部分的代表。通過示例，當物鏡12分別放置在關于樣品M的第一、第二和第三樣品距離處時成 像裝置10可使用初級圖像傳感器16捕捉第一圖像52、第二圖像M和第三圖像56?？刂?器20或致動器可在第一方向上移置物鏡12。在一個實施例中，第一方向可包括Z方向。因 此，控制器20可在Z方向上關于樣品M移置或豎直移位物鏡12以獲得在多個樣品距離處 的多個圖像。在圖3中圖示的示例中，控制器20可在Z方向上關于樣品M豎直移位物鏡 12同時保持掃描臺22在固定X-Y位置以獲得在多個樣品距離處的多個圖像52、54、56，其 中多個圖像52、54、56對應于單個視場。備選地，控制器20可豎直移位掃描臺22和樣品M 同時物鏡12留在固定豎直位置，或控制器20可豎直移位掃描臺22 (和樣品24)和物鏡12 兩者。這樣采集的圖像可存儲在存儲器38 (參見圖1)中。備選地，圖像可存儲在數(shù)據(jù)存儲 庫34(參見圖1)中。根據(jù)本技術的另外方面，可采集對應多個視場的多個圖像。具體地，可采集對應于 重疊視場的多個圖像?，F(xiàn)在轉向圖4，描繪當物鏡12在第一方向(Z方向)上移動并且掃 描臺22(和樣品24)在第二方向上移動時多個圖像的采集的圖解圖示60。可注意到在某 些實施例中，第二方向可大致上正交于第一方向。同樣，在一個實施例中，第二方向可包括 X-Y方向。更特別地，描繪對應于多個重疊視場的多個圖像的采集。標號62、64和66分別 是通過將物鏡12分別放置在關于樣品M的第一樣品距離、第二樣品距離和第三樣品距離 處同時掃描臺22在X-Y方向上移動時獲得的第一圖像、第二圖像和第三圖像的代表?？勺⒁獾轿镧R12的視場隨掃描臺22在X-Y方向上運動而移位。根據(jù)本技術的方 面，可評價多個采集的圖像之間的大致上相似的區(qū)域。因此，與掃描臺22的運動同步移位 的區(qū)域可選擇使得相同的區(qū)域在每個樣品距離處評價。標號63、65和67可分別是在第一 圖像62、第二圖像64和第三圖像66中與掃描臺22的運動同步移位的區(qū)域的代表。在圖4中圖示的示例中，控制器20可豎直移位物鏡12同時還在X_Y方向上移動 掃描臺22 (和樣品24)以便于在不同樣品距離處對應于重疊視場的圖像的采集使得每個視 場的每個部分在不同的樣品距離處采集。具體地，可采集多個圖像62、64和66使得對于掃 描臺22的任何給定X-Y位置，存在多個圖像62、64和66之間的大量重疊。因此，在一個實 施例中，可對樣品M掃描超出感興趣區(qū)并且對應于不具有圖像平面之間的重疊的區(qū)域的 圖像數(shù)據(jù)可隨后被丟棄。這些圖像可存儲在存儲器38中。備選地，這些采集的圖像可存儲 在數(shù)據(jù)存儲庫；34中。
再次參照圖1，根據(jù)本技術的示范性方面，一旦對應于至少一個視場的多個圖像被 采集，成像裝置10可確定在多個樣品距離處捕捉的樣品M的相應多個采集的圖像的定量 特性。定量特性代表圖像質(zhì)量的定量測量并且還可稱為品質(zhì)因數(shù)。在一個實施例中，品質(zhì) 因數(shù)可包括梯度矢量的離散近似。更特別地，在一個實施例中，品質(zhì)因數(shù)可包括綠色通道的 強度關于綠色通道的空間位置的梯度矢量的離散近似。因此，在某些實施例中，成像裝置10 并且更特別地處理子系統(tǒng)36可配置成確定多個采集圖像的每個中的每個像素的采用以下 形式的品質(zhì)因數(shù)對綠色通道的強度關于綠色通道的空間位置的梯度矢量的離散近似。在 某些實施例中，低通濾波器可應用于梯度以在梯度的計算期間消除任何噪音?？勺⒁獾奖M 管品質(zhì)因數(shù)描述為綠色通道的強度關于綠色通道的空間位置的梯度矢量的離散近似，使用 例如但不限于拉普拉斯算子濾波器、Sobel濾波器、Canny邊緣檢測器或局部圖像對比度的 估計等其他品質(zhì)因數(shù)也與本技術結合考慮。每個采集的圖像可由成像裝置10處理以通過確定對應于圖像中的每個像素的品 質(zhì)因數(shù)提取關于聚焦質(zhì)量的信息。更特別地，處理子系統(tǒng)36可配置成確定對應于在多個采 集的圖像的每個中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)。如之前提到的，在某些實施例中，對應于每個像 素的品質(zhì)因數(shù)可包括對梯度矢量的離散近似。具體地，在一個實施例中，品質(zhì)因數(shù)可包括對 綠色通道的強度關于綠色通道的空間位置的梯度矢量的離散近似。備選地，品質(zhì)因數(shù)可包 括拉斯算子濾波器、Sobel濾波器、Canny邊緣檢測器或局部圖像對比度的估計。隨后，根據(jù)本技術的方面，對于在每個采集的圖像中的每個像素，處理子系統(tǒng)36 可配置成在多個圖像中找出產(chǎn)生對應于橫跨多個采集的圖像的該像素的最好品質(zhì)因數(shù)的 圖像。如本文使用的，術語“最好品質(zhì)因數(shù)”可用于指在空間位置產(chǎn)生最好聚焦質(zhì)量的品質(zhì) 因數(shù)。此外，對于在每個圖像中的每個像素，處理子系統(tǒng)36可配置成指派第一值給該像素 (如果對應圖像產(chǎn)生最好品質(zhì)因數(shù))。另外，處理子系統(tǒng)36還可配置成指派第二值給像素 (如果在多個圖像中的另一個圖像產(chǎn)生最好品質(zhì)因數(shù))。在某些實施例中，第一值可以是 “1”，而第二值可以是“O”。這些指派值可存儲在數(shù)據(jù)存儲庫34和/或存儲器38中。根據(jù)本技術的另外的方面，處理子系統(tǒng)36還可配置成基于確定的品質(zhì)因數(shù)合成 復合圖像。更特別地，該復合圖像可基于指派給像素的值合成。在一個實施例中，這些指派 值可采用陣列的形式存儲?？勺⒁獾奖M管本技術描述使用陣列以存儲指派值，還設想用于 存儲指派值的其他技術。因此，處理子系統(tǒng)36可配置成產(chǎn)生對應于多個采集的圖像中的每 個的陣列。同樣，在一個實施例中，這些陣列可具有與對應采集的圖像的尺寸大致上相似的 尺寸。一旦這些陣列產(chǎn)生，可填充在每個陣列中的每個元素。根據(jù)本技術的方面，在陣列 中的元素可基于對應于該像素的品質(zhì)因數(shù)填充。更特別地，如果在圖像中的像素被指派第 一值，那么在對應陣列中的對應元素可被指派第一值。采用相似的方式，在對應于像素的陣 列中的元素可被指派第二值(如果在對應圖像中的該像素被指派第二值)。處理子系統(tǒng)36 可配置成基于指派給在采集的圖像中的像素的值填充所有陣列。在該處理之后，可產(chǎn)生填 充陣列集。填充的陣列也可存儲在例如數(shù)據(jù)存儲庫34和/或存儲器38中。在某些實施例中，處理子系統(tǒng)36還可通過位屏蔽(bit mask)處理填充的陣列集 以產(chǎn)生位屏蔽濾波陣列。通過示例，通過位屏蔽濾波器處理填充陣列可便于產(chǎn)生僅包括具 有第一值的元素的位屏蔽濾波陣列。
另外，處理子系統(tǒng)36可基于位屏蔽濾波陣列從多個采集的圖像中的每個選擇像 素。具體地，在一個實施例中，可選擇對應于在關聯(lián)的位屏蔽濾波陣列中具有第一值的元素 的在采集的圖像中的像素。此外，處理子系統(tǒng)36可使用選擇的像素混合采集的圖像以產(chǎn)生 復合圖像。然而，這樣的多個采集的圖像的混合可在復合圖像中產(chǎn)生不期望的混合偽像。在 某些實施例中，不期望的混合偽像可包括條帶的形成，例如在復合圖像中的馬赫帶等。根據(jù)本技術的方面，采用條帶形式的不期望的混合偽像可通過對位屏蔽濾波陣列 應用濾波器使得平滑從一個圖像到下一個的轉變而相當大地最小化。更特別地，根據(jù)本技 術的方面，條帶可通過使用雙三次低通濾波器平滑從一個圖像到下一個的轉變而相當大地 最小化。通過雙三次濾波器處理位屏蔽濾波陣列引起濾波輸出的產(chǎn)生。在某些實施例中， 濾波輸出可包括對應于多個圖像的雙三次濾波陣列。處理子系統(tǒng)36然后可配置成使用該 濾波輸出作為α通道以將圖像混合在一起以產(chǎn)生復合圖像。特別地，在α混合中，一般在 從大約0到大約1的范圍中的權重可指派給在多個圖像的每個中的每個像素。該指派的權 重一般可命名為α。具體地，在最終復合圖像中的每個像素可通過對在采集的圖像中的像 素值和它們的對應α值的乘積求和并且將該總和除以α值的總和來計算。在一個實施例 中，在復合圖像中的每個像素(Rc，Gc，Bc)可計算為
權利要求
1.一種用于成像的方法，其包括在多個樣品距離處采集對應于至少一個視場的多個圖像； 確定對應于在所述多個采集的圖像的每個中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)； 對于在所述多個采集的圖像的每個中的每個像素，識別所述多個圖像中產(chǎn)生該像素的 最好品質(zhì)因數(shù)的圖像；產(chǎn)生所述多個圖像中的每個圖像的陣列；基于所述確定的最好品質(zhì)因數(shù)填充所述陣列以產(chǎn)生填充的陣列集； 使用位屏蔽處理所述填充陣列集中的每個填充陣列以產(chǎn)生位屏蔽濾波陣列； 基于所述位屏蔽濾波陣列從所述多個圖像中的每個圖像選擇像素； 使用雙三次濾波器處理所述位屏蔽陣列以產(chǎn)生濾波輸出；以及 按基于所述濾波輸出的橫跨所述多個圖像的對應像素的加權平均值來混合選擇的像 素以產(chǎn)生具有增強景深的復合圖像。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述品質(zhì)因數(shù)包括對梯度向量的離散近似。
3.如權利要求2所述的方法，其中對所述梯度向量的所述離散近似包括對綠色通道的 強度關于所述綠色通道的空間位置的梯度矢量的離散近似。
4.如權利要求1所述的方法，其中在多個樣品距離處采集對應于所述至少一個視場的 所述多個圖像包括沿第一方向移置所述物鏡。
5.如權利要求4所述的方法，進一步包括沿第二方向移動所述掃描臺。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述第一方向包括Z方向，并且其中所述第二方向包 括X-Y方向。
7.如權利要求1所述的方法，其中識別所述多個圖像中產(chǎn)生該像素的最好品質(zhì)因數(shù)的 圖像包括如果對應于像素的圖像產(chǎn)生最好品質(zhì)因數(shù)，指派第一值給該像素， 如果在另一個圖像中的對應像素產(chǎn)生最好品質(zhì)因數(shù)，指派第二值給所述像素。
8.如權利要求7所述的方法，其中填充所述陣列包括如果所述多個圖像中的一個中對應于像素的品質(zhì)因數(shù)確定為比在其他圖像中的每個 中對應于所述像素的每個品質(zhì)因數(shù)更好，指派第一值給陣列中與該像素關聯(lián)的對應元素； 以及如果對應于所述像素的品質(zhì)因數(shù)沒有產(chǎn)生橫跨所述多個圖像的最好品質(zhì)因數(shù)，指派第 二值給所述陣列中與所述像素關聯(lián)的對應元素。
9.如權利要求8所述的方法，進一步包括在顯示器上顯示所述復合圖像。
10.一種成像裝置(10)，其包括 物鏡(12)；配置成產(chǎn)生樣品04)的多個圖像的初級圖像傳感器(16)；配置成沿光軸調(diào)節(jié)所述物鏡(1 和所述樣品04)之間的樣品距離以將所述樣品04) 成像的控制器OO)；掃描臺02)以支撐所述樣品04)并且至少在大致上正交于所述光軸的橫向上移動所 述樣品(24)；處理子系統(tǒng)(36)，其用于在多個樣品距離處采集對應于至少一個視場的多個圖像； 確定對應于所述多個采集的圖像的每個中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)； 對于在所述多個采集的圖像的每個中的每個像素，識別所述多個圖像中產(chǎn)生該像素的 最好品質(zhì)因數(shù)的圖像；產(chǎn)生所述多個圖像中的每個圖像的陣列； 基于所確定的最好品質(zhì)因數(shù)填充所述陣列以產(chǎn)生填充的陣列集； 使用位屏蔽處理所述填充陣列集中的每個填充陣列以產(chǎn)生位屏蔽濾波陣列； 基于所述位屏蔽濾波陣列從所述多個圖像中的每個圖像選擇像素； 使用雙三次濾波器處理所述位屏蔽陣列以產(chǎn)生濾波輸出；以及 按基于所述濾波輸出的橫跨所述多個圖像的對應像素的加權平均值來混合選擇的像 素以產(chǎn)生具有增強景深的復合圖像。
全文摘要
提供用于成像的方法。該方法包括在多個樣品距離處采集對應于至少一個視場的多個圖像；確定對應于在該多個采集的圖像的每個中的每個像素的品質(zhì)因數(shù)；對于在該多個采集的圖像的每個中的每個像素識別在該多個圖像中產(chǎn)生該像素的最好品質(zhì)因數(shù)的圖像；產(chǎn)生在該多個圖像中的每個圖像的陣列；基于確定的最好品質(zhì)因數(shù)填充陣列以產(chǎn)生填充的陣列集；使用位屏蔽處理在該填充陣列集中的每個填充陣列以產(chǎn)生位屏蔽濾波陣列；基于該位屏蔽濾波陣列從在該多個圖像中的每個圖像選擇像素；使用雙三次濾波器處理該位屏蔽陣列以產(chǎn)生濾波輸出；按基于該濾波輸出的橫跨該多個圖像的對應像素的加權平均值來混合選擇的像素以產(chǎn)生具有增強景深的復合圖像。
文檔編號G02B21/36GK102053357SQ201010522468
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2009年10月15日
發(fā)明者D·L·亨德森, K·B·肯尼 申請人:通用電氣公司