CN106973258B - 病理切片信息快速获取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种病理切片信息快速获取装置，包括装置外壳、摄像模块、光照模块以及图像处理模块；切片托盘、摄像模块、光照模块分别连接装置外壳；摄像模块连接图像处理模块；光照模块对切片托盘区域进行照明；摄像模块拍摄整个切片托盘区域，并将拍摄图像发送给图像处理模块；图像处理模块从所述拍摄图像中识别出切片信息。摄像模块能够在较短的距离内一次性对切片托盘上的多片病理切片进行清晰成像；光照模块具备多角度均匀照明能力；图像处理模块，具有切片信息快速识别能力，并识别每个切片上目标扫描区域的数量及其位置。本发明一方面实现病理切片信息的快速获取，另一方面为快速扫描切片组织区域提供坐标参考。

Description

病理切片信息快速获取装置

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种病理切片信息快速获取装置。

背景技术

病理切片是病理标本的一种，帮助医生观察病理变化，做出病理诊断，为临床诊断和治疗提供帮助。传统的病理切片显微观察，阅片时间长、自动化水平较低、获取切片图像信息耗时长，降低医院的病理诊断效率。目前市场已出现多种病理切片扫描仪器，这些仪器在自动化水平、切片图像扫描速度等方面都有了较大的提高。但是，对于多片扫描的病理切片扫描仪器，在多片切片的信息获取方面，通常首先采用低倍物镜扫描获取图像，再进行图像拼接形成完整低倍全切片图像，进而进行切片组织扫描区域及切片标注信息的提取。这种病理切片信息获取方式，速度慢、效率低，无法适应大规模切片的快速、高效率扫描应用。

考虑到目前病理切片扫描仪器存在的不足，本领域的技术人员致力于开发一种病理切片信息快速获取装置，实现病理切片的快速预检测，提高仪器运行效率，加强病理信息融合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种病理切片信息快速获取装置。

根据本发明提供的一种病理切片信息快速获取装置，其特征在于，包括装置外壳、摄像模块、光照模块以及图像处理模块；

切片托盘、摄像模块、光照模块分别连接装置外壳；摄像模块连接图像处理模块；

光照模块对切片托盘区域进行照明；

摄像模块拍摄整个切片托盘区域，并将拍摄图像发送给图像处理模块；

图像处理模块从所述拍摄图像中识别出切片信息。

优选地，切片信息包括切片生物组织信息、切片标签信息；切片托盘区域内的切片托盘上放置有病理切片，病理切片包括切片生物组织信息区域、切片标签信息区域；图像处理模块分别从切片生物组织信息区域、切片标签信息区域中识别出切片生物组织信息、切片标签信息，其中，病理切片与切片托盘的相对位置已知，切片标签信息区域与病理切片的相对位置已知，病理切片之间同向放置且切片标签信息区域位于切片托盘的同一侧。

优选地，所述摄像模块包括广角短焦镜头、CCD图像传感器、数据线；广角短焦镜头设置在装置外壳顶部对角线交点处；CCD图像传感器将广角短焦镜头采集的光学影像转化为数字信号，通过数据线发送给图像处理模块。

优选地，所述光照模块包括第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元；

第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元均包括LED冷光源板、磨砂板；LED冷光源板上设置有LED灯阵列，LED灯阵列的出射光线经磨砂板照射至切片托盘区域；

第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元分别从左上方、右上方、下方照射切片托盘区域，形成均匀的散射光环境。

优选地，CCD图像传感器通过检测亮度，在切片托盘放入切片托盘区域时适应亮度变化，避免过饱和拍摄或弱光拍摄镜头画面模糊时间过长。

优选地，广角短焦镜头远端与切片托盘的距离在10～20cm之间。

优选地，所述LED灯阵列中LED灯的发光强度是编程可控的。

优选地，所述图像处理模块包括边缘提取单元、有用信息提取单元、切片区域检测单元；

所述边缘提取单元，在接收到摄像模块传来的拍摄图像后，检测整张拍摄图像，识别出切片托盘区域的边缘，得到多个角点，根据多个角点中的任两个对角点的像素坐标从拍摄图像中截取出切片托盘区域图像，并以切片托盘区域图像的一个角点为原点建立直角坐标系；

所述有用信息提取单元，依据所述直角坐标系，根据已知的切片托盘与病理切片的相对位置、已知的切片标签信息区域与病理切片的相对位置，得到所述切片托盘区域图像中切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置、除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置；一方面，根据切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置，提取出切片标签信息区域图像；另一方面，根据除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置，提取出除切片标签信息区域之外的切片区域图像，在所述除切片标签信息区域之外的切片区域图像中提取出每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像和二值化图像，发送给切片区域检测单元；

所述切片区域检测单元，针对每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的二值化图像，进行逐行检测；如果检测到连续设定行数没有生物组织的区域，则将这设定行数之前的区域确定为一个单独的区域；如果没有检测到连续设定行数没有生物组织的区域，则判断未检测的行数是否大于设定行数，若是，则继续检测，若不是，就将未检测的区域作为一个单独的区域；针对每个单独的区域，用最小外接矩形从所述单独的区域对应的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像中，提取得到与所述单独的区域对应的RGB截图图像，将RGB截图图像的数量作为目标扫描区域的数量，将RGB截图图像的位置作为目标扫描区域的位置；

所述摄像模块根据目标扫描区域的数量、位置采集图像；

优选地，所述图像处理模块还包括坐标转换单元和数据存取单元；

所述坐标转换单元，将所述目标扫描区域的位置转换为相对于托盘区域的物理坐标；

所述数据存取单元，根据切片标签信息区域图像，识别出切片标签信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过摄像头拍摄整个托盘，实现病理切片的快速预检测，识别出每个切片上目标扫描区域的数量及其位置，以便扫描时可以选择性的进行扫描，提高扫描效率，大大提高仪器的运行效率。

2、本发明在具备均匀地光照条件下，摄像头拍摄效果较好无重影，而且摄像头采用广角短焦镜头，可以在较短距离内预览拍摄整个托盘，减小设备体积。然后快速提取拍摄好的照片中的有用信息，包括切片标签信息、切片生物组织扫描区域信息，并识别每个切片上目标扫描区域的数量及其位置，有选择性的对切片组织区域进行扫描，提高扫描效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为病理切片信息快速获取装置的示意图。

图2为切片托盘的示意图。

图3为基本流程图。

图4为边缘提取单元的示意图。

图5为有用信息提取单元的示意图。

图6为切片区域检测单元的示意图。

图7为坐标转换单元的示意图。

图8为数据存取单元的示意图。

图中：

1-装置外壳

2-切片托盘

3-照明模块

4-病理切片

5-CCD图像传感器

6-广角短焦镜头

7-切片槽

8-切片生物组织信息区域

9-切片标签信息区域

10-磨砂板

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开了一种病理切片信息快速获取装置，主要包括装置外壳、切片托盘、摄像模块、光照模块以及图像处理模块。

摄像模块采用广角镜头，具备广角短焦成像能力，能够在较短的距离内一次性对切片托盘上的多片病理切片进行清晰成像；摄像模块固定在装置外壳顶部平行四边形的对角线交点上；

光照模块具备多角度均匀照明能力，可从切片托盘下方、上(侧)方均匀照明，光照强度可控；照明模块有三个部分，分别安装在装置外壳内部的左、右及底部上面；

图像处理模块，图像处理模块接收摄像模块的输入信号并做出相应处理，具有切片信息快速识别能力，包括切片标签信息、切片生物组织信息，并识别每个病理切片上目标扫描区域的数量及其位置，其中，病理切片的目标扫描区域包括切片生物组织信息区域、切片标签信息区域。

装置外壳采用不锈钢材料，硬度大，耐腐蚀。

本发明中的病理切片信息快速获取装置通过各个模块之间的相互合作，结合图像识别方法，一方面实现病理切片信息的快速获取，另一方面为快速扫描切片组织区域提供坐标参考。

如图2所示是切片托盘示意图，切片托盘上有四个用来装载病理切片的切片槽，病理切片上都有切片标签信息区域和切片生物组织信息区域。切片托盘的尺寸一定，每张病理切片相对于切片托盘的物理位置已知，而且每张病理切片的尺寸和切片标签信息区域位置也是一定的，只要将其转换为相应的像素位置即可在算法中实现区域识别提取。

摄像模块包括广角短焦镜头、CCD图像传感器、数据线。在装置外壳顶部的对角线交点处打孔，以便将广角短焦镜头固定在外壳顶部中心位置，得到较好的拍摄效果。广角短焦镜头可以在较短的距离内拍摄到整个切片托盘区域，减小设备体积。CCD图像传感器将光学影像转化为数字信号，通过数据线传输到图像处理模块进行进一步处理。

光照模块包括LED冷光源、亚克力(PMMA)磨砂板。其中，LED冷光源包含三个相同的LED单元，LED单元的四个角上都打孔以固定在装置外壳上。每一个LED单元都是由24个LED灯构成的阵列，在整个装置内部形成了均匀的散射光环境，减小拍摄时图片的重影现象。磨砂板也有3块，每一个LED单元上都有一块磨砂板进行隔离，磨砂板也是通过在四个角上打孔的方式固定在LED单元上。透过磨砂板的光线漫反射效果更好，而且还适当的降低了光照亮度，为拍摄创造了良好的条件。

图像处理模块包括边缘提取单元、有用信息提取单元、切片区域检测单元、坐标转换单元、数据存取单元。下面从每个单元分析具体实施方式：

所述边缘提取单元，在接收到摄像模块传来的拍摄图像后，检测整张拍摄图像，识别出切片托盘区域的边缘，得到多个角点，根据多个角点中的任两个对角点的像素坐标从拍摄图像中截取出切片托盘区域图像，并以切片托盘区域图像的一个角点为原点建立直角坐标系；

所述有用信息提取单元，依据所述直角坐标系，根据已知的切片托盘与病理切片的相对位置、已知的切片标签信息区域与病理切片的相对位置，得到所述切片托盘区域图像中切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置、除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置；一方面，根据切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置，提取出切片标签信息区域图像；另一方面，根据除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置，提取出除切片标签信息区域之外的切片区域图像，在所述除切片标签信息区域之外的切片区域图像中提取出每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像和二值化图像，发送给切片区域检测单元；

所述切片区域检测单元，针对每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的二值化图像，进行逐行检测；如果检测到连续设定行数(例如100行)没有生物组织的区域，则将这设定行数之前的区域确定为一个单独的区域；如果没有检测到连续设定行数没有生物组织的区域，则判断未检测的行数是否大于设定行数，若是，则继续检测，若不是，就将未检测的区域作为一个单独的区域；针对每个单独的区域，用最小外接矩形从所述单独的区域对应的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像中，提取得到与所述单独的区域对应的RGB截图图像，将RGB截图图像的数量作为目标扫描区域的数量，将RGB截图图像的位置作为目标扫描区域的位置；

所述摄像模块根据目标扫描区域的数量、位置采集图像；

所述坐标转换单元，将所述目标扫描区域的位置转换为相对于托盘区域的物理坐标；

所述数据存取单元，根据切片标签信息区域图像，识别出切片标签信息。

下面对本发明进行更为具体的说明。

图4为边缘提取单元，在接收到摄像模块传来的图像后，图像处理模块中的边缘提取单元首先检测整张拍摄照片，通过边缘识别出整个托盘区域，找到托盘任两个对角点的像素坐标并快速获取整个托盘区域，然后以截取区域的某个对角点为原点建立直角坐标系。

图5为有用信息提取单元，在获取整个切片托盘区域并建立新的直角坐标系后，由于托盘与四张切片的相对物理位置已知，有用信息提取单元通过算法得到托盘与每张切片上的标签信息和不包含的相对像素位置，然后根据相对像素位置开始获取整个托盘区域中的切片标签信息和不包含切片标签信息的切片区域的相对像素位置，截取切片标签信息区域并提取出来，然后给数据存取单元发出信号①；同时截取不包含切片标签信息的切片区域并提取出来，通过图像处理得到每一张切片的生物组织信息区域，找到该区域的最小外接矩形的像素坐标并提取矩形区域，得到生物组织信息区域的RGB图像和二值化图像，然后发出一个已提取信号②给切片区域检测单元。

图6为切片区域检测单元，在接收到有用信息提取单元发来的信号②后，切片区域检测单元利用算法开始逐行生物组织信息区域的二值化图像内的每个像素点，如果检测到连续100行没有生物组织的区域，将这100行之前的区域确定为单独的一个区域；如果没有检测到连续100行没有生物组织的区域，判断未检测的组织行数是否大于100，若是，则继续检测，若不是，就将未检测的区域作为一个单独的区域。在此之后，利用算法统计出生物组织区域单独区域的个数，将每个单独区域用最小外接矩形从原RGB图中截取出来，得到每个单独区域相对于整个托盘区域的像素坐标，然后给坐标转换单元发出信号③。这个模块用来确定每张切片上目标扫描区域的数量及其位置，以便扫描时可以选择性的进行扫描，提高扫描效率。

图7为坐标转换单元，当接收到来自区域检测单元发来的信号②之后，坐标转换单元将检测到的每个区域的外接矩形坐标都转换为相对于托盘区域的物理坐标，将得到的外接矩形坐标存入到相应的数组中，然后给数据存取单元发出信号④。

图8为数据存取单元，如果接收到有用信息提取单元信号①，数据存取单元会识别切片信息标签，并获取已存储的医学信息，将每张切片的信息显示出来；如果接收到坐标转换单元信号④，将外接矩形坐标数组存入到数据库中。

在所有模块都完成相应的工作后，就已经实现了自动获取切片标签信息和生物组织目标扫描区域的数量及其位置的功能，提高了扫描效率和扫描精度。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种病理切片信息快速获取装置，其特征在于，包括装置外壳、摄像模块、光照模块以及图像处理模块；

切片托盘、摄像模块、光照模块分别连接装置外壳；摄像模块连接图像处理模块；

光照模块对切片托盘区域进行照明；

摄像模块拍摄整个切片托盘区域，并将拍摄图像发送给图像处理模块；

图像处理模块从所述拍摄图像中识别出切片信息；

切片信息包括切片生物组织信息、切片标签信息；切片托盘区域内的切片托盘上放置有病理切片，病理切片包括切片生物组织信息区域、切片标签信息区域；图像处理模块分别从切片生物组织信息区域、切片标签信息区域中识别出切片生物组织信息、切片标签信息，其中，病理切片与切片托盘的相对位置已知，切片标签信息区域与病理切片的相对位置已知，病理切片之间同向放置且切片标签信息区域位于切片托盘的同一侧；

所述图像处理模块包括边缘提取单元、有用信息提取单元、切片区域检测单元；

所述边缘提取单元，在接收到摄像模块传来的拍摄图像后，检测整张拍摄图像，识别出切片托盘区域的边缘，得到多个角点，根据多个角点中的任两个对角点的像素坐标从拍摄图像中截取出切片托盘区域图像，并以切片托盘区域图像的一个角点为原点建立直角坐标系；

所述有用信息提取单元，依据所述直角坐标系，根据已知的切片托盘与病理切片的相对位置、已知的切片标签信息区域与病理切片的相对位置，得到所述切片托盘区域图像中切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置、除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置；一方面，根据切片标签信息区域与切片托盘的相对像素位置，提取出切片标签信息区域图像；另一方面，根据除切片标签信息区域之外的切片区域与切片托盘的相对像素位置，提取出除切片标签信息区域之外的切片区域图像，在所述除切片标签信息区域之外的切片区域图像中提取出每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像和二值化图像，发送给切片区域检测单元；

所述切片区域检测单元，针对每一张病理切片的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的二值化图像，进行逐行检测；如果检测到连续设定行数没有生物组织的区域，则将这设定行数之前的区域确定为一个单独的区域；如果没有检测到连续设定行数没有生物组织的区域，则判断未检测的行数是否大于设定行数，若是，则继续检测，若不是，就将未检测的区域作为一个单独的区域；针对每个单独的区域，用最小外接矩形从所述单独的区域对应的切片生物组织信息区域的最小外接矩形区域的RGB图像中，提取得到与所述单独的区域对应的RGB截图图像，将RGB截图图像的数量作为目标扫描区域的数量，将RGB截图图像的位置作为目标扫描区域的位置；

所述摄像模块根据目标扫描区域的数量、位置采集图像。

2.根据权利要求1所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，所述摄像模块包括广角短焦镜头、CCD图像传感器、数据线；广角短焦镜头设置在装置外壳顶部对角线交点处；CCD图像传感器将广角短焦镜头采集的光学影像转化为数字信号，通过数据线发送给图像处理模块。

3.根据权利要求1所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，所述光照模块包括第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元；

第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元均包括LED冷光源板、磨砂板；LED冷光源板上设置有LED灯阵列，LED灯阵列的出射光线经磨砂板照射至切片托盘区域；

第一光照单元、第二光照单元、第三光照单元分别从左上方、右上方、下方照射切片托盘区域，形成均匀的散射光环境。

4.根据权利要求2所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，CCD图像传感器通过检测亮度，在切片托盘放入切片托盘区域时适应亮度变化，避免过饱和拍摄或弱光拍摄镜头画面模糊时间过长。

5.根据权利要求2所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，广角短焦镜头远端与切片托盘的距离在10～20cm之间。

6.根据权利要求3所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，所述LED灯阵列中LED灯的发光强度是编程可控的。

7.根据权利要求1所述的病理切片信息快速获取装置，其特征在于，所述图像处理模块还包括坐标转换单元和数据存取单元；

所述坐标转换单元，将所述目标扫描区域的位置转换为相对于托盘区域的物理坐标；

所述数据存取单元，根据切片标签信息区域图像，识别出切片标签信息。

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