壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的方法和裝置制造方法及圖紙

一種壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的方法和裝置，包含壓縮圖像的原始Z-堆疊的全焦點圖像和深度圖表示，計算作為根據全焦點圖像和深度圖所生成的模擬Z-堆疊和原始Z-堆疊之間的差別的預測殘差，以及將預測殘差與壓縮的全焦點圖像和深度圖連接，以產生最終壓縮文件。

【技術實現步驟摘要】
壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的方法和裝置
本專利技術的實施例總體上涉及數字顯微鏡，并且更具體地涉及壓縮Z-堆疊數字顯微鏡圖像的方法和裝置。
技術介紹
數字顯微鏡在不同的深度處對標本進行成像，以創建一系列數字圖像。每個圖像表示特定焦深處的一部分標本。因此，在特定深度，僅僅聚焦整個標本的一小部分。該一系列數字圖像沿著與深度對應的Z軸方向堆疊(被稱為Z-堆疊(Z-Stack) )。Z-堆疊中的每個圖像聚焦在所捕獲標本的不同深度處。數字顯微鏡的光學器件使用非常狹小的視場深度，小到不能通過單個圖片捕獲所聚焦的整個標本。因此，Z-堆疊中的所有圖像是同一個標本的，但每個圖像具有不同的焦點。Z-堆疊通常是具有高分辨率的大尺寸數據集，其對Z-堆疊的存儲或傳輸提出了高帶寬要求。例如，在多個應用中，圖像的數量是15、30或者50，每一個具有大約100000像素乘100000像素的空間分辨率，其對Z-堆疊的存儲或傳輸提出了高帶寬要求。根據某些壓縮Z-堆疊的常規方法，單獨地壓縮Z-堆疊中的各數字圖像。盡管易于實現，但這種壓縮Z-堆疊的方法產生大的數據文件。由于數據文件的大尺寸，所以在通過帶寬受約束(或者帶寬受限)的通道查看Z-堆疊時具有延遲。在該領域還使用視頻壓縮技術，然而由于Z-堆疊圖像的逐幀表示，視頻壓縮延遲了數據的查看。因此，需要用于壓縮顯微鏡圖像的Z-堆疊的方法和裝置。
技術實現思路
一種壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的裝置和/或方法，在至少一個附圖中得到充分展示和/或結合至少一個附圖得到充分描述，并在權利要求中得到更加完整地描述。本公開的各種優點、方面和創新特征，及其示例性實施例的細節，將從下面的描述和附圖中得到更充分的理解。【附圖說明】為了可以詳細地理解本專利技術的上述特征，可參考實施例(部分實施例如附圖中所示)來為上文所簡單概述的本專利技術提供更加具體的描述。然而，應注意到，附圖僅僅例示了本專利技術的典型實施例，因而不應當被認為對本專利技術的范圍進行了限定，因為本專利技術可允許其它同等有效的實施例。圖1描述了根據本專利技術示例性實施例的使用數字顯微鏡處理顯微鏡中的圖像的裝置的框圖；圖2描述了根據本專利技術示例性實施例的Z-堆疊示例；圖3描述了根據本專利技術示例性實施例的圖2中數字圖像的五個單獨片段；圖4描述了圖2和圖3中所示的快照的全焦點圖像(all-focus image)和深度圖(depth-map)的示例；圖5是根據本專利技術示例性實施例的壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的方法500的流程圖；圖6描述了根據本專利技術示例性實施例的Z-堆疊(頂部)中的三幅圖像，以及模擬Z-堆疊中對應的三幅圖像；圖7描述了根據本專利技術示例性實施例的Z-堆疊的編碼器和解碼器的結構；圖8描述了根據本專利技術示例性實施例的漸進壓縮的Z-堆疊的布局的示意圖；圖9描述了根據本專利技術示例性實施例的展示在查看全焦點圖像中的延遲的時序圖；以及圖10描述了根據本專利技術示例性實施例的在缺少完整下載的Z-堆疊的情況下Z-堆疊針對查看的可用性。【具體實施方式】本申請所公開的是一種壓縮顯微鏡Z-堆疊圖像的裝置和/或方法，在至少一個附圖中得到充分展示和/或結合至少一個附圖得到充分描述，并在權利要求中得到更加完整地描述。根據本專利技術的一個實施例，根據諸如JPEG、JPEG-LS和JPEG2000 (盡管很多其它可能的方法可以同樣工作)的本領域技術人員所已知的方法壓縮標本的全焦點圖像和深度圖。如共同轉讓并且相關的待審未決的美國專利申請_ (于_提交，代理編號#201003832 (“3832”))所描述的那樣，根據Z-堆疊模擬視場的深度來產生模擬Z-堆疊。從原始Z-堆疊中減去近似/模擬Z-堆疊以獲得預測殘差(prediction residual),并且接著與全焦點圖像類似地壓縮預測殘差。將壓縮的預測殘差與全焦點圖像和深度圖串聯(concatenate)成一個文件，以產生最終壓縮結果。圖1描述了根據本專利技術示例性實施例的使用數字顯微鏡102壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的裝置100的框圖。數字顯微鏡102在不同深度處捕獲標本的數字圖像，以創建一系列圖像。數字顯微鏡102在不同深度處對標本進行成像，以創建該一系列數字圖像。出于例示的目的，通過以下表達式A:1 (X，y, ζ)來表示該一系列數字圖像,其中(X，y)是x=0至X-1以及y=0至Y-1的空間索引(spatial index), ζ是z=0至Z-1的深度索引[表達式Α]。在特定實施例中，數字顯微鏡102耦接計算設備104。在其他實施例中，通過顯微鏡102創建一堆圖像并且例如經由記憶棒、光盤、網絡連接等將圖像傳輸到計算設備104。計算設備104包含中央處理器(或者CPU) 106、配套電路(support circuit) 108、存儲器110和I/O設備112。CPU106可以包含一個或多個有助于數據處理和存儲的可商業獲得的微處理器或者微控制器。各種配套電路108有助于CPU106的運行并且包括一個或多個時鐘電路、電源、緩存、輸入/輸出電路等等。存儲器110包含只讀存儲器(ROM)、隨機訪問存儲器(RAM)、磁盤驅動存儲、光存儲、可移除存儲和/或類似物中的至少一個。存儲器110包含操作系統(OS) 114和圖像處理模塊116。圖像處理模塊116有助于使用數字顯微鏡102所捕獲的標本的一系列圖像的壓縮和漸進傳輸。圖像處理模塊116包含視場深度(DOF)模擬模塊118、全焦點圖像生成器120、深度圖生成器122和編解碼器(或者編碼器解碼器模塊)124。DOF模擬模塊118模擬使用數字顯微鏡102所捕獲的標本的一系列圖像。DOF模擬模塊118通過向全焦點圖像的每個像素應用點擴散函數(PSF)操作并且根據深度圖所決定的每個像素的深度向每個像素應用模糊函數，來生成該一系列圖像的低帶寬近似(approximation)。具體地,DOF模擬模塊118通過向全焦點圖像應用取決于深度的失焦模糊(out-of-focus blur)來對該一系列圖像進行近似,從而在瀏覽中通過該一系列圖像給予用戶對標本深度的感知，以在沒有實際存儲Z-堆疊中的完整的一系列圖像的情況下通過圖像的Z-堆疊來模擬滾動功能。全焦點圖像生成器120根據本專利技術的原理生成全焦點圖像。深度圖生成器122生成深度圖。編解碼器124基于來自所近似的一系列圖像的預測來應用殘差編碼，從而促進壓縮。如在此使用的那樣，術語“全焦點圖像”是指從三維漸漸變為二維時標本的一系列圖像的Z-堆疊的減小，從而結果包含所聚焦的整個標本，S卩，消除了失焦信息。如共同轉讓的美國專利申請_ (于_提交，代理編號#201003513.01 (“3513”)，其全部內容在此通過引用而被并入)所描述的那樣，通過根據特定量度對每個圖像進行加權并且因此組合所加權的圖像來形成全焦點圖像。全焦點圖像是在沒有失焦模糊的情況下每個焦深處聚焦的Z-堆疊中的圖像的各個部分的合成。通過以下表達式B =100(Xj)[表達式B]來表示全焦點圖像。為了確定全焦點圖像，深度圖生成器120生成在每個像素處的深度，以指示Z-堆疊的哪幅圖像具有該像素處的最佳焦點，其中每個像素的深度形成深度圖。通過以下表達式C:d(x, y)[表達式C]來表示深度圖。圖2描述了通過數字顯微鏡102生成的示例性本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓縮Z?堆疊顯微鏡圖像的方法，包含：壓縮圖像的原始Z?堆疊的全焦點圖像和深度圖的表示；計算作為根據所述全焦點圖像和所述深度圖所生成的模擬Z?堆疊和所述原始Z?堆疊之間的差別的預測殘差；以及將所述預測殘差與所壓縮的全焦點圖像和深度圖連接，以產生最終壓縮文件。

【技術特征摘要】
2012.07.19 US 13/553,4281.一種壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的方法，包含: 壓縮圖像的原始Z-堆疊的全焦點圖像和深度圖的表示； 計算作為根據所述全焦點圖像和所述深度圖所生成的模擬Z-堆疊和所述原始Z-堆疊之間的差別的預測殘差；以及 將所述預測殘差與所壓縮的全焦點圖像和深度圖連接，以產生最終壓縮文件。2.如權利要求1所述的方法，進一步包含解碼所述原始Z-堆疊的壓縮表示。3.如權利要求2所述的方法，其中所述解碼進一步包含獲取所述壓縮的全焦點圖像和對應的深度圖，并且解壓縮所壓縮的全焦點圖像和對應的深度圖，以產生所解壓縮的全焦點圖像和對應的深度圖。4.如權利要求1所述的方法，其中使用JPEG、JPEG-LS和JPEG2000中的一種來執行所述壓縮步驟。5.如權利要求3所述的方法，進一步包含使用所解壓縮的全焦點圖像和對應的深度圖來模擬Z-堆疊，以生成所述原始Z-堆疊的近似。6.如權利要求5所述的方法，進一步包含將所述模擬Z-堆疊與所述預測殘差相加來形成最終Z-堆疊。7.如權利要求1所述的方法，進一步包含將用來形成所述模擬Z-堆疊的信息傳輸給遠程客戶端。8.如權利要求7所述的方法，進一步包含在用戶在所述遠程客戶端上查看所述模擬Z-堆疊的同時，作為后臺處理來傳輸所述預測殘差。`9.如權利要求1所述的方法，其中使用包含模糊強度和所述模擬Z-堆疊中的圖像的每個像素處的深度之間的相關性的參數來形成所述模擬Z-堆疊。10.如權利要求9所述的方法，進一步包含在所述最終壓縮文件中存儲所述參數。11.一種壓縮Z-堆疊顯微鏡圖像的裝置，包含: 數字顯微鏡，用于在不同焦深處捕捉標本的一系列圖像以形成原始Z-堆疊；以及 圖像處理模塊，用于對壓縮所述Z-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉明昌，M·羅伯爾森，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：