[发明专利]三维生物样本的Z-stack图像集的图像处理与分割

说明书

本文提供了将样本的有限景深图像的跨深度堆栈投影到单个样本图像中的方法，所述单个样本的图像可以提供图像三维内容的聚焦图像信息。这些方法包括将滤波器应用于图像堆栈，以识别聚焦捕获的每个图像中的像素。然后将这些聚焦像素组合来提供样本的单个图像。将这些图像堆栈过滤还可以用于确定深度图或关于样本成分的其他几何信息。该深度信息还可以影响样本图像的分割，例如，进一步划分与多个不同深度的样本成分相对应的识别区域。

背景技术

各种生物实验包括大样本分析，每个实验可能涉及通过测量或评估样本产生的多个参数或其他信息。此类样本可以包括细胞或其他生物成分，每个样本在生长培养基(例如激素、细胞因子、药物或生长培养基中的其他物质)、来源(例如培养、活检或以其他方式从自然组织中移植)、培养条件(例如温度、pH值、光照水平或光谱、电离辐射)，或其他一些控制条件方面有所不同，以观察细胞或其他生物成分对所施加条件的响应。可以在，例如，为了评估样本对假定治疗的反应，为了阐明某些生物过程，或调查某些其他目标问题的情况下进行。

评估此类样本可以包括使用显微镜、荧光成像装置或其他方法对样本进行微观成像。在实践中，由于用于样本成像的光学或其他设备的限制，可能会阻碍样本的大景深成像。例如，用于样本成像的客观元件或其他元件可能在焦距深度方面受到限制，使得难以或不可能同时成像。在焦点上，沿着用于对样本成像装置的光学轴，样本涵盖的体积大于成像装置的焦距深度的范围。这种“三维”样本，与分布在载玻片上和/或切成切片的样本相比，其涵盖的体积可以在成像装置的景深内，可能包含各种目标结构，例如类器官、肿瘤球体或其他三维多细胞结构。

发明内容

本发明的一个方面涉及生成三维样本的投影图像的方法，所述方法包括：(i)获取样本的图像集，其中图像集的每个图像对应于样本中的各自焦平面；(ii)将滤波器应用于图像集中的每个图像，以确定样本的输出图像的每个像素的对应深度值，其中给定的深度值表示样本内深度，在所述深度所述样本成分可以聚焦成像；和(iii)基于所述输出图像的像素的深度值来确定所述输出图像的每个像素的图像值。确定输出图像的特定像素的图像值包括：(1)识别图像集中与特定像素的深度值对应的图像；和(2)基于所述识别的图像的像素确定所述特定像素的图像值，所述识别的图像的像素在所述识别的图像内具有与所述特定像素对应的位置。

本发明的另一方面涉及生成三维样本的投影图像的方法，所述方法包括：(i)获取样本的图像集，其中图像集的每个图像对应于样本中的各自焦平面；(ii)将滤波器应用于图像集中的每个图像，以确定深度图的每个像素的对应深度值，其中所述深度值表示样本内深度，在所述深度所述样本成分可以聚焦成像；和(iii)基于所述深度图的对应像素的深度值来确定输出图像的每个像素的图像值。

本发明的又一方面涉及用于分割样本图像的方法，所述方法包括：(i)获取样本图像；(ii)获取样本成分的深度图；(iii)基于图像生成样本的第一分割图；和(iv)基于深度图，通过进一步划分第一分割图的至少一个区域来生成样本的第二分割图。

本发明的另一方面涉及一种计算机可读介质，被配置为至少存储计算机可读指令，当由计算设备的一个或多个处理器执行时，使得所述计算设备执行计算机操作以执行本文所述的一种或多种方法。这种计算机可读介质可以是非瞬态计算机可读介质。

本发明的再一方面涉及一个系统，所述系统包括：(i)一个或多个处理器；和(ii)非暂态计算机可读介质，被配置为至少存储计算机可读取指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述系统执行本文所述的一种或多种方法。

对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读以下具体实施方式，并在适当的情况下参考附图，这些方面以及其他方面、优点和替代方案将变得显而易见。此外，应当理解，本文件发明内容和其他地方提供的说明旨在以举例的方式说明所请求保护的主题，而不是通过限制的方式。

附图说明

图1是由成像系统成像的样本的横截面示意图。

图2A描绘了样本的示例图像集。