摘要
设计了用于多孔板细胞分析的自动显微系统以实现药物筛选的自动检测。研究了系统的机械结构、人机交互软件、对焦评价函数的选择和多视野图像拼接功能。该系统采用支架式结构,克服了形变带来的精度影响;对比传统机械传动的优缺点后,采用伺服电机和音圈电机两级调节的方式来提高系统精度和对焦速度。比较了几种对焦评价函数的性能并提出性能更优的评价方法。考虑到高倍显微镜下视野小对实验统计意义的影响,设计了多视野图像拼接等图像处理功能。最后,实验验证了系统的设计技术指标。实验结果表明:单次对焦时间为2s;对焦精度在微米级;单次4×4图像阵列拼接时间为15s,满足系统进行药物筛选对速度、自动化程度和稳定可靠性的要求。
An auto-microimaging system to provide 3D scanning and auto-focus at each dimension was designed for the high throughput micro-imaging of drug screening.The mechanical structure,manmachine interaction software,the section of focusing evaluation function and the image titching of multi-view image for the system were researched.A rack structure was designed to overcome the limitation of accuracy from the deformation and a servo motor and a voice coil motor were combined as a two-stage controller to improve the accuracy and focus speed of the measuring system.Then,an algorithm of auto focus was presented after several auto-f-ocus evaluating methods were compared.According to the effect of a small view under the high power microscope on the experimental statistics,the function of image stitching was designed to fit the statistical significance of the experiment.On the experimental verification,it indicates that the time to complete the process of auto-focus is 2 s,and the accuracy of auto-focus can reach several micrometers.Moreover,the time to combine the microimaging regions of a 4 × 4 array is 15 s.The system can satisfy the requirements of short detection time,robotization,stability and reliability of cell analyzing with multiple well plates in drug screening.
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第10期2543-2548,共6页
Optics and Precision Engineering
基金
国家自然科学基金资助项目(No.61275188,No.81171375)
深圳市杰出青年基金资助项目
国家重点实验室开放基金资助项目(No.12K05ESPCT)
关键词
显微成像
细胞分析
多孔板
自动对焦
图像拼接
micro-imaging
cell analysis
multiple well plate
auto-focusing
image stitching
作者简介
韩西达(1988-),男,黑龙江哈尔滨人,主要从事精密机械设计、机电一体化系统、图像处理与视觉的研究.E-mail:hanxida123@163.com
王敏(1954-),女,安徽宿州人,副教授,从事光学和材料方面的教学和研究工作.E-mail:wangmin@tsinghua.edu.cn
黄强(1988-),男,安徽马鞍山人,硕士研究生主要从事光机系统设计,图像处理算法的研究.E-mail:huang-q10@mails.tsinghua.edu.cn
何永红(1971-),男,安徽安庆人,博士,教授,1994年于安徽医科大学获得学士学位,1999年、2002年于华南师范大学分别获得硕士、博士学位,主要研究方向为生物光子学、光学检测、光学成像等.E-mail:heyh@sz.tsinghua.edu.cn
周超英(1959-),女,湖北人,教授,博士生导师,本科毕业于华中科技大学,曾到英国剑桥大学工程系做访问学者.后到帝国理工学院航空系攻读博士,1994年获博士学位.主要从事计算流体动力学、流动诱发振动分析与控制、分离流及旋涡流的数值模拟.其研究领域在海洋工程,建筑,桥梁以及飞机工业有着广泛的应用背景.E-mail:cyzhou@hit.edu.cn