[发明专利]生物成像的图像质量优化

说明书

技术领域

本发明涉及用于生物成像的显微镜系统，具体来说，涉及一种显微镜系统，其包括用于优化生物样本的图像的图像质量的系统。

背景技术

一般地，在研究样本上的小关注区域时，研究人员常常采用荧光显微镜来观察样本。显微镜可以是常规宽视野结构光或共焦显微镜。此类显微镜的光学构造典型地包括光源、照射光学元件、光束偏转器、物镜、样本保持器、滤光器单元、成像光学元件、检测器和系统控制单元。从光源发射的光在通过照射光学元件和物镜之后照射样本上的关注区域。显微镜物镜形成物体的能够通过目镜观察到的放大图像，或在数字显微镜的情况中，由检测器捕获放大图像并将其发送到计算机来进行现场观察、数据存储和进一步分析。

在广视野显微镜中，与任何标准显微镜中一样，使用常规广视野策略来对目标成像，并收集荧光发射。一般地，以适合波长的激发光照射荧光剂染色或标记的样本，并使用发射光获取图像；使用滤光器和/或分色镜将激发光与发射光分离。

共焦显微镜利用专门的光学系统来进行成像。在这种最简单的系统中，将相关荧光团的激发波长下操作的激光聚焦于样本上的一个点；同时，将来自此照射点的荧光发射成像到小面积检测器上。通过设在检测器前方的小针孔阻止从样本的所有其他区域发射的任何光，该小针孔透射发自照射光点的光。以光栅图样在样本上扫描激发光点和检测器以形成完整的图像。本领域技术人员所公知的，有多种策略用于提高和优化速度和吞吐量（throughput）。

线共焦显微镜是共焦显微镜的一种修改，其中荧光激发源是激光光束；然而，只是将光束聚焦在样本上的窄线上，而非单个点上。然后通过作为空间滤光器的窄缝将荧光发射成像在光学检测器上。从样本的任何其他区域发射的光保持离焦，并因此被窄缝阻挡。为了形成二维图像，在样本上扫描该线，同时读取线照相机。此系统能够使用适合的光学布置扩充为同时使用若干个激光器和若干个照相机。

US 7,335,898中披露了一种类型的线共焦显微镜，其通过引用并入本文，其中光学检测器是以轧制线快门（rolling line shutter）模式操作的二维传感器元件，由此可以省略机械窄缝，并可以简化整体系统设计。

随着上述类型的显微镜系统进一步发展和新技术的发明，此类系统的用户越来越可能通过为大量图像获取参数选择最适合的值来获得更好的图像。因为用于生物成像的显微镜系统的大多数用户是生物学研究人员，而非高级光学领域中的专家，所以需要这样的工具，该工具帮助他们优化图像获取参数以便从图像中获取尽可能多的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物成像的新显微镜系统，其克服了现有技术的一个或多个缺点。这通过如独立权利要求中定义的用于生物成像的显微镜系统来实现。

这种用于生物成像的显微镜系统的一个优点在于，它布置成通过用户协助或完全自动化的过程提供针对特定生物成像情况的图像质量优化，并且其中将优化的图像质量参数与正在成像的生物样本直接相关联。

根据一个实施例，提供一种用于生物成像的显微镜系统，包括用于优化生物样本的图像的图像质量的图像质量优化器，以使用户能够从功能上定义的优化模式的列表中选择优化模式，以及其中该系统布置成基于从用户选择或系统自动选择的生物样本的图像中的一个或多个生物参考对象（BRO）导出的至少一个图像质量参数自动设置一个或多个图像获取参数，以实现所选择的优化模式的最优成像。

功能上定义的优化模式可以包括如下项的其中一个或多个项：

最佳图像质量；

快速获取；

低漂白（bleaching）；以及

3D成像。

图像质量参数可以是如下项的其中一个或多个项：

BRO和背景之间的相对信号；

相对信号与背景之间的信号背景比（SBR）；以及

相对信号与背景噪声之间的信噪比。

根据一个实施例，该显微镜系统包括用于监视生物样本图像的图像质量的图像质量监视系统，所述图像质量监视系统包括：

生物对象选择装置，其布置成让系统的用户在生物样本的图像中选择一个或多个生物参考对象（BRO）；

图像质量评估装置，其布置成将一个或多个BRO的图像像素的信号电平与图像背景信号电平比较来计算生物样本的图像的一个或多个图像质量参数；以及

其中所述质量优化器使用所述一个或多个图像质量参数来优化图像质量。