[发明专利]包括确定物体的定量色散图像的方法和数字同轴全息显微镜扫描仪

说明书

一种包括基于定量相位图像组确定物体的定量色散图像的方法。定量相位图像组中的每个定量相位图像利用相应的不同的照明光波长获得。

技术领域

本发明总体上涉及全息显微术领域，尤其涉及用于时序部分相干照明的基于全息显微镜扫描仪的设备、方法和系统。

背景技术

在数字病理学成像领域中，使用RGB扫描仪在明场条件下应用图像采集促进组织样本的自动分析。用可见光RGB扫描仪来数字化薄切片组织样本，需要足够的成像对比度。用组织化学染料对样本进行染色(标记)，由此提供足够的成像对比度，使得能够使用可见光RGB扫描仪。由此，样本从相位改变物体(仅透射光的相位改变，而振幅不变)转变为振幅改变物体。常用的组织化学染料是苏木精和曙红(HE)，它们产生所需的成像对比度，并在细胞和亚细胞水平上显示组织形态。

然而，染色过程有几个缺点，这尤其使自动图像分析很困难，例如基于机器学习的图像分析。例如，数字化的组织样本可能显示出由不同的实验室协议(例如，导致不同HE应用时间)引起的、或由不同实验室之间的试剂的不同化学配方引起的、或由不同样本厚度引起的组织化学染料外观的巨大变化。另一个缺点是染色过程很耗时，特别是如果需要额外的染色。还有一个缺点是，如果需要不常用的试剂，染色过程很昂贵。还有一个缺点是化学效应会使样本的结构变形。

因此，被称为虚拟染色的技术可以应用于物体，以克服上述一些缺点。在物体的虚拟染色中，创建等同于物体的化学染色版本的数字化表示，从而可以避免组织化学染色。因此，需要改进虚拟染色技术。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种包括基于定量相位图像组确定物体的定量色散图像的方法，定量相位图像组中的每个定量相位图像利用相应的不同的照明光波长获得。

根据另一方面，本发明提供一种包括电路的电子设备，电路被配置为利用至少三个不同的照明光波长在图像传感器处相应地获取物体的一个或多个相移全息图。

根据另一方面，本发明提供一种数字同轴全息显微镜扫描仪，包括：图像传感器，被配置为针对不同的照明光波长组中的每个照明光波长，获取物体的相应的两个或更多个相移全息图。

其他方面在从属权利要求、下面的描述和附图中阐述。

附图说明

参照附图通过示例的方式解释实施方式，其中：

图1示出了使用多高度相移概念的数字同轴全息显微镜(DIHM)扫描仪。

图2示出了使用液晶相移概念的具有可调移相器的数字同轴全息显微镜(DIHM)扫描仪。

图3示出了利用不同的可交换光学元件以实现相移概念的数字同轴全息显微镜(DIHM)扫描仪。

图4示出了利用可切换偏振器和双折射光学元件以实现相移概念的数字同轴全息显微镜(DIHM)扫描仪。

图5示出了捕获不同的全息图的过程的流程图。

图6示出了在未染色的输入物体(组织样本)上操作的虚拟染色过程的过程步骤。

图7示出了Gerchberg-Saxton算法的流程图。

图8示出了定量色散图像(QDI)的计算流程图。

图9示出了生成用于虚拟染色的受训分类器的流程图。

图10a示出了物体的虚拟染色过程的流程图。

图10b示出了QDI像素值及其对应的分类的表格。

图11示出了可以应用于输入到DIHM扫描仪的染色的组织样本的不同的虚拟染色操作。

图12示出了可以应用于输入到DIHM扫描仪的未染色的组织样本的不同的虚拟染色操作。