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CN106483276A - 一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统 - Google Patents

一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统 Download PDF

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CN106483276A
CN106483276A CN201610860350.4A CN201610860350A CN106483276A CN 106483276 A CN106483276 A CN 106483276A CN 201610860350 A CN201610860350 A CN 201610860350A CN 106483276 A CN106483276 A CN 106483276A
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CN
China
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micro
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smart phone
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CN201610860350.4A
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喻言
王伟明
欧进萍
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Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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Abstract

一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统，属于生物医学检测领域。其技术要点在于设计一种高分辨率、便携式的光流控显微成像系统，包括可用于放置样本的微流槽附件，以及用于进一步进行图像增强显示的处理算法。本发明可广泛应用于生物医学中血液细胞病理检测，进一步的可以实现高清成像，视频跟踪样本形态，以及克服传统光学显微镜体积庞大、对焦繁琐、图像传输步骤复杂等缺陷，具有良好的应用前景。

Description

一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统
技术领域
本发明涉及生物医学检测领域，特别涉及一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统。
背景技术
光学显微镜被广泛应用于生物医学检测，然而其体型庞大、造价高昂以及调焦复杂等缺陷限制了在许多领域及地区的应用，昂贵的透镜组尤其限制了显微镜的普及。为了克服这些问题，手持型、微型化的显微镜近些年来蓬勃发展，也渐渐从科研研究走到实用领域之中。然而这些大部分的光学显微镜仍然不能脱离光学透镜组的基本组成形式，即一般无法克服调焦繁琐、镜筒过长等问题。
发明内容
针对上列需求和现实存在的问题，本发明提供了一种结构简单，放大倍率较大以及操作便捷的微型显微镜系统，包括一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统，以及用于进行进一步图像增强操作的图像处理系统。可用于为生物医学中血液细胞溶液、细胞内液，及部分致病菌溶液的检测和诊断，以及用于后续远程医疗、共同会诊等需求。
本发明主要包括两个部分：1、一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统，该系统包括微流槽通道，具有摄像头模块的智能手机及光源附属结构。
2、一种图像增强操作的图像处理系统，其包括：基于智能手机上的光流控血液细胞显微成像装置。该成像装置构造成用于在后续个人电脑端进行进一步增强处理编程的图像。
附图说明
图1示出了本发明的显微成像装置结构图；
图2示出了用于进一步进行图像增强显示的处理算法。
其中图示：
图中：11、溶液入口 12、溶液出口 13、CMOS传感器 14、微流槽通道 20、运动向量估计 21、位移-叠加算法 22、维纳滤波 23、存储与显示
具体实施方式
如图1所示，为本发明的微流槽通道，包括溶液入口11，溶液出口12，CMOS传感器13和微流槽通道14；所述待测试样本溶液由针孔经溶液入口11注入微流槽通道，由于压力差，溶液会流经微流槽通道14并从溶液出口12流出。在流经与智能手机CMOS图像传感器紧贴的微流槽通道时，图像传感器对待测液进行成像。经后续图像增强处理的编程后，可获得待测液中细胞的高分辨率图像或者可用于观察细胞形态的高分辨率视频。
图2详细示出了本发明中用于进行图像增强所执行的编程流程图。其中
进行显微观测时，液体样本以100um～1000um/s的流速经过微流槽，图像传感器采用500fps帧率进行静态图像获取与存储，也可以拍摄动态视频进行后续高分辨率成像处理。智能手机在获取图像传感器输出的多帧下采样原始图像后，首先执行步骤20跟踪并获取样本细胞运动向量，以获取图像各帧之间的亚像素位移，后进行位移-叠加转换算法21操作以利用所述运动向量将多帧低分辨率图像合成一帧高分率图像。步骤22对所述高分辨率图像进行简化版维纳滤波操作，以去除图像模糊。最后执行步骤23将处理结果显示于手机app，并进行处理结果的存储。

Claims (4)

1.一种基于智能手机的光流控血液细胞显微成像系统，其特征在于，包括微流槽通道，具有摄像头模块的智能手机及光源附属结构；
所述微流槽通道腔体由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构造而成，并在两端设有进液口、出液口；通道宽度和高度需大于测试溶液中细胞的直径，其中宽度为200μm，高度为20μm；
所述具有摄像头模块的智能手机需去除摄像头表面滤光片、微透镜阵列层与透镜组；
所述光源附属结构，由LED、光扩散器及滤光片构成。
2.据权利要求1所述的片上显微成像装置，其中，
所述微流槽通道溶液入口处需放置少量微型柱状物，以防止集群型细胞被阻塞在入口；所述微流槽通道在放入样本前需使用乙二醇和肝素混合溶液进行预处理清洗，用于防治样本吸附于通道壁，造成堵塞。
3.一种用于对从CMOS/CCD图像传感器获取的图像进行增强处理的系统，该系统包括：微流槽通道，具有摄像头模块的智能手机及光源附属结构；其中，
所述获取的图像，由智能手机上执行的编程，进行增强显示，存储以及对光学畸变进行校准；
所述图像传感器可以基于图像增强算法获取细胞溶液的高清照片，也可以用于捕捉溶液细胞在毛细管中流动的动态视频，以观察细胞的各个角度形态及动态特征。
4.根据权利要求3所述图像处理系统，其中增强显示由样本单细胞跟踪与像素超分辨率重构组成；
其中所述跟踪单细胞的移动来获取其运行向量，以构造高分辨率图像矩阵；
所述像素超分辨率重构通过运动向量获取的亚像素位移来重新排列原始低分辨率图像，并加和形成一帧高分辨率图像；通过在空间域范围内的过采样，来补偿在时域内由于CMOS/CCD图形传感器像元尺寸偏大所造成的对样本溶液的欠采样。
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