КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОИСКА И КЛАССИФИКАЦИИ МИКРООБЪЕКТОВ Российский патент 2004 года по МПК G06K9/52 G06K9/82 

Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для дифференцированного подсчета и измерения различных визуальных характеристик микрообъектов, концентрация которых в препарате низка, что означает, что для обнаружения объекта необходимо в среднем просмотреть площадь препарата, равную N>>1 полям зрения микроскопа при увеличении, необходимом для распознавания объекта.

Такая задача возникает, например, при определении формулы крови по мазку. При этом необходимо провести дифференцированный подсчет лейкоцитов. Кроме лейкоцитов в препарате также присутствуют эритроциты. Для подсчета клетки крови должны быть расположены на предметном стекле в один слой. Концентрация эритроцитов в крови примерно в 1000 раз превышает концентрацию лейкоцитов. При стандартном телевизионном разрешении для успешной классификации лейкоцитов используется такое увеличение, что в поле зрение попадает не более 100 эритроцитов. Таким образом, в среднем из 10 обследованных полей зрения лейкоцит будет обнаружен только в одном.

Наиболее близким по технической сущности является автоматизированная система классификации цитологических мазков [1], содержащая микроскоп, на котором установлено устройство для автоматической смены объективов, обеспечивающее получение изображений с различным увеличением и полем зрения в пространстве препарата на единственной телекамере, выход которой подключен к ЭВМ, которая выполняет анализ изображения и выдает управляющие команды на блок управления микроскопом, выходы которого подключены к приводам предметного столика и к устройству для автоматической смены объектива. При этом система во время первого прохода анализирует препарат при слабом увеличении и низком разрешении с целью обнаружения клеток. Координаты обнаруженных клеток запоминаются. Во время второго прохода система устанавливает объектив с большим увеличением и возвращается к ранее запомненным координатам клеток для захвата изображений клеток с большим увеличением и их классификации.

Прототип имеет следующие недостатки:

1) Сложность и механическая сущность устройства для смены объективов, что снижает надежность системы.

2) Высокие требования к точности приводов предметного столика, которые должны обеспечивать точное позиционирование препарата во время второго прохода по координатам, запомненным при первом проходе. При этом при перемещении на тысячи микрон погрешность не должна превышать десятка микрон (≈1%), что сильно удорожает конструкцию.

Цель изобретения - повышение надежности системы, увеличение ее быстродействия, снижение требований к точности приводов предметного столика.

Поставленная цель достигается тем, что в компьютеризированной системе для поиска и классификации микрообъектов, содержащей ЭВМ, выход которой подключен к блоку управления приводами микроскопа, выходы которого - к приводам, перемещающим предметный столик в трех измерениях, на микроскопе установлен оптический адаптер, на первом и втором выходах которого установлены одинаковые цифровые телекамеры, на которых формируются изображения с различными увеличениями и полями зрения в пространстве препарата, выходы которых подключены к ЭВМ.

Такое техническое решение обеспечивает повышение надежности системы за счет замены механической смены увеличения оптической системы на электронное переключение между телекамерами, повышение скорости перехода от одного увеличения к другому, снижение требований к точности приводов предметного столика за счет немедленного обхода и классификации обнаруженных объектов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема системы; на фиг.2 - взаимное расположение полей зрения цифровых телекамер; на фиг.3 - схема алгоритма функционирования устройства.

Система содержит микроскоп (на схеме не показан), на котором установлен оптический адаптер 8, который формирует на цифровых телекамерах 6, 9 изображения с различным увеличением. Телекамеры подключены к ЭВМ 7, выход которой подключен к блоку управления микроскопом 2, выходы которого подключены к приводам 1, 3, 5, перемещающим предметный столик 4 в трех измерениях.

Система работает следующим образом.

Оптический адаптер 8 разделяет световой пучок, идущий от объектива микроскопа на два. Первый пучок формирует на светочувствительном слое телекамеры 6 изображение. Поле зрения телекамеры 6 в пространстве препарата имеет диагональ длиной k₁. Второй пучок формирует изображение на светочувствительном слое телекамеры 9, при этом поле зрения телекамеры 9 в пространстве препарата имеет диагональ длиной k₂ (k₁>k₂). Взаимное расположение полей зрения телекамер 6 и 9 представлено на фиг.2.

Цифровые телекамеры 6, 9 преобразуют изображение на светочувствительном слое в цифровую форму и передают для анализа в ЭВМ 7.

Поскольку изображения, получаемые с телекамер 6 и 9, имеют одинаковое количество элементов дискретизации d, изображение с телекамеры 6 имеет в пространстве препарата разрешение , телекамера 9 имеет в пространстве препарата разрешение . Оптический адаптер строится таким образом, чтобы разрешение в пространстве препарата телекамеры 6 позволяло обнаружить интересующие объекты, а по изображению с телекамеры 9 обеспечивалась бы их классификация и измерение визуальных параметров.

ЭВМ 7 анализирует изображения, полученные от цифровых телекамер 6, 9 и передает команды на управление приводами в блок управления приводами микроскопа 2.

Блок управления приводами 2 преобразует команды, поступающие от ЭВМ 7, в сигналы управления приводами 1, 3, 5.

Приводы 1, 3, 5 перемещают предметный столик микроскопа с закрепленным на нем препаратом.

Схема алгоритма функционирования системы представлена на фиг.3.

Применение оптического адаптера, формирующего на двух телекамерах изображения с различным увеличением, позволяет повысить надежность системы, поскольку смена увеличения выполняется электронным путем. Высокая надежность и скорость переключения увеличения позволяет немедленно перейти с малого увеличения на большое при обнаружении объектов, выполнить позиционирование на обнаруженных объектах и их классификацию и вернуться к малому увеличению, вместо выполнения двух последовательных проходов при разном увеличении. При этом отпадает необходимость в высокоточном позиционировании в большом диапазоне перемещений предметного столика, что снижает требования к точности приводов предметного столика и удешевляет конструкцию.

Источник информации

1. Патент США №5740270, по кл. G 06 K 009/00, 1998.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование для дифференцированного подсчета и измерения различных визуальных характеристик микрообъектов с низкой концентрацией в препарате позволяет получить технический результат в виде повышения надежности системы, увеличения ее быстродействия и снижения требований к точности приводов предметного столика. Система содержит ЭВМ, выход которой подключен к блоку управления приводами микроскопа, выходы которого подключены к приводам, перемещающим предметный столик микроскопа в трех измерениях. Технический результат достигается благодаря тому, что на микроскопе установлен оптический адаптер, на первом и втором выходах которого установлены одинаковые цифровые телекамеры, на которых формируются изображения с различными увеличениями и полями зрения в пространстве препарата, выходы которых подключены к ЭВМ. 3 ил.

Компьютеризированная система для поиска и классификации микрообъектов, содержащая ЭВМ, выход которой подключен к блоку управления приводами микроскопа, выходы которого подключены к приводам, перемещающим предметный столик микроскопа в трех измерениях, отличающаяся тем, что на микроскопе установлен оптический адаптер, на первом и втором выходах которого установлены одинаковые цифровые телекамеры, на которых формируются изображения с различными увеличениями и полями зрения в пространстве препарата, выходы которых подключены к ЭВМ.