[发明专利]一种微粒子色度自动聚类分析系统

说明书

一种微粒子色度自动聚类分析系统，包括大面积彩色微粒子平面图像采集系统，及微粒子色度聚类计数系统；大面积彩色微粒子平面图像采集系统，包括大视场显微系统、大靶面相机；大视场显微系统将大面积彩色微粒子成像于大靶面相机的图像传感器，大靶面相机将图像传感器接收的光学信号转换成计算机图像；微粒子色度聚类计数系统对前述图像进行微粒子图像分割、色度识别并依据微粒子的色度进行聚类统计，输出大面积内彩色微粒子的统计信息供分析使用。

技术领域

本发明属于生物微粒子检测领域，尤其涉及一种微粒子色度自动聚类分析系统。

背景技术

生物微粒子分析是二十一世纪兴起的多学科交叉的新型检测技术，利用荧光、生物素或其他方法标记固定在生物芯片上的DNA、RNA、抗原、抗体等。通常微粒子(如细胞、细菌)直径在微米级，可基于彩色微球激发荧光来完成微米级粒子的生物标识。通过一次检测可同时测定多种生物信息，具备高通量及并行检测的优势，大大节省试剂和人工，提高了效率。随着该技术的不断发展，相关微粒子检测设备也不断出现，仪器和试剂的结合使得大量信息可以用仪器来判读，通过软件分析可以轻松解决。

然而，目前大多数生物微粒子分析设备很难实现真正意义上的高通量快速检测，存在以下不足之处：(1)视场小。专利：(200510063208.9)提出了一种微阵列芯片检测系统，其视场达到2mm。根本无法完成微板型生物芯片(384孔板)中每个孔标记荧光信息的一次完全检测，需要通过图像拼接完成，检测速度慢；(2)细胞检测分辨率低，无法完成细胞信息的精细化检测；(3)荧光成像光谱范围较窄，荧光通道数少，检测能力弱。专利：(201610262872.4)提出了一种激光诱导与CCD采集的生物芯片检测方法，其采用固定激光器激发只能检测对应种类的荧光染料，如果需要检测其它的荧光染料，则需要更换激光器，代价昂贵，并且激光器受激光离散性及中心频率的限制，只能有几种荧光染料能用，对完成细胞的高通量检测有一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备大视场高分辨率宽光谱成像的微粒子色度自动聚类分析系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种微粒子色度自动聚类分析系统，其特征在于：包括大面积彩色微粒子平面图像采集系统，及微粒子色度聚类计数系统；所述大面积彩色微粒子平面图像采集系统，包括大视场显微系统、大靶面相机；大视场显微系统和大靶面相机有机集成，所述大视场显微系统将大面积彩色微粒子成像于大靶面相机的图像传感器，大靶面相机将图像传感器接收的光学信号转换成计算机图像，实现物方视场直径6.36mm面积范围内所有彩色微粒子在对角线尺寸为32.36mm的大靶面相机上成像，系统光学分辨率达到3μm。微粒子色度聚类计数系统对前述图像进行微粒子图像分割、色度识别并依据微粒子的色度进行聚类统计，输出大面积内彩色微粒子的统计信息供分析使用。

所述的大面积彩色微粒子平面图像采集系统，采集面积不小于1000000μm²，微粒子粒径不大于100μm；所包括的大视场显微系统，其物方视场不小于1000000μm²；所包括的大靶面相机成像靶面对角线尺寸不小于25400μm。

所述的大面积彩色微粒子平面图像采集系统，还包括自动对焦机构，达到彩色微粒子快速精确对焦成像效果。通过控制Z轴电机带动成像物镜上下运动，改变物距实时成像，提取计算机图像有效区域和对焦窗口，转换成灰度图像，再通过中值滤波去噪及图像锐化增强处理；将对焦区域内微粒子边缘灰度梯度值作为清晰度计算评价函数；先用Z轴电机大步长搜索得出整个行程内对焦评价函数值的最大值，搜索清晰度是否为最大值，是，则确定最佳对焦范围，再进行小步长搜索，确定清晰度值是否最大，是，则完成对焦。

所述的大面积彩色微粒子平面图像采集系统，还包括样品自动扫描机构，通过控制X/Y轴电机运动，实现阵列式样品检测池的图像扫描采集，达到微粒子高标本快速检测的效果。