SE530789C2 - Apparat och metod för positionsbestämning av objekt vilka inryms i ett prov - Google Patents

Description

30 35 530 783 2 syfte att tillhandahålla en apparat för positionsbestämning av objekt i ett prov, varvid objekten i provet är positionerade på olika avstånd från en bildsensor hos apparaten.

Ovanstående syfte åstadkommes enligt en första aspekt av uppfinningen medelst en apparat för positionsbestämning av objekt vilka inryms i ett prov, varvid nämnda apparat innefattar: en bildsensor vilken är konfigurerad att omvandla infallande ljus till bilddata, ett optiskt system innefattande ett linsarrangemang och en öppning, varvid nämnda öppning är positionerad mellan nämnda bildsensor och nämnda linsarrangemang, en ljusavgivningsanordning vilken är konfigurerad att alstra ljus mot nämnda bildsensor genom nämnda prov och nämnda optiska system och en behandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att ta emot bilddata från nämnda bildsensor och att positionsbestämma objekt i nämnda bilddata, varvid nämnda optiska system är konfigurerat så att ett skärpedjup hos nämnda optiska system är större än eller lika med en tjocklek hos nämnda prov.

Uppfinningen möjliggör således tredimensionell analys av provet i motsats till lösningar enligt känd teknik där typiskt endast tvådimensionell analys utförs.

En fördel med det här är att objekten som ska detekteras, vilka objekt inryms i provet, i större utsträckning avbildas likartat. Detta i sin tur innebär att en bättre bilddataanalys kan utföras, vilket betyder att en mer korrekt analys kan göras.

Vidare kan det optiska systemet konfigureras så att en detaljupplös- ning är mindre än en typisk storlek på nämnda objekt i nämnda prov.

En fördel med det här är att trots att objektdetaljupplösningen försämras på grund av det ökade skärpedjupet kan objekten som ska detekteras fortfarande vara möjliga att detektera.

Behandlingsenheten för bilddata hos apparaten kan vidare innefatta en första förbehandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att identifiera överexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda överexponerade områden från nämnda bilddata. 10 15 20 25 30 35 530 788 3 En fördel med det här är att om belysningsförhållandena är sådana att delar av nämnda bilddata är överexponerade, kan sådana områden identifieras och kompenseras för.

Vidare kan behandlingsenheten för bilddata innefatta en andra förbehandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att identifiera underexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda underexponerade områden från nämnda bilddata.

En fördel med det här är att om belysningsförhållandena är sådana att delar av nämnda bilddata är underexponerade kan sådana områden identifieras och kompenseras för.

Behandlingsenheten för bilddata hos apparaten kan vidare innefatta ett organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast vilket organ är konfigurerat att ta emot bilddata, att generera lågpassfiltrerad bilddata baserat på nämnda mottagna bilddata, att bestämma differensbilddata genom subtrahering av nämnda mottagna bilddata och nämnda genererade lågpassfiltrerade bilddata och att bestämma pixlar med hög intensitet i nämnda differensbilddata.

Behandlingsenheten för bilddata hos apparaten kan vidare vara konfigurerad att generera lågpassfiltrerad bilddata med användning av wavelets.

Ljusavgivningsanordningen hos apparaten kan vara en lysdiod (LED, "light emitting diode").

LED:en är, som sådan, en punktkälla. En del av ljuset kan dock, i kombination med en spridare och en kavitet hos en provtagningsanordning. omvandlas till ljus som är nästan parallellt. Att ha ljus som är nästan parallellt är fördelaktigt eftersom det innebär att gränserna hos objekten i provet återges korrekt på bildsensorn, vilket inte är fallet om ett icke-parallellt, det vill säga inte parallellt och inte nästan parallellt, ljus används. En annan positiv effekt med användning av ljus som är nästan parallellt är att övergångseffek- terna, vilka till exempel kan uppstå mellan övergången från luft till provtag- nlngsanordningen, reduceras genom användning av ljus som är nästan parallellt istället för icke-parallellt ljus. våglängden för ljusavgivningsanordningen hos apparaten kan vara mellan 625 nm och 740 nm.

Om ett blodprov ska analyseras är det fördelaktigt att använda synligt rött ljus, det vill säga en våglängd av 625 till 740 nm, vilket är transmissions- 10 15 20 25 30 35 530 'PBS 4 fönstret för det här syftet. Det är särskilt fördelaktigt att använda ljus med en våglängd av 660 nm. l nämnda apparat kan ett förhållande mellan ett avstånd mellan nämnda bildsensor och nämnda linsarrangemang och en öppningsdiameter hos nämnda optiska system vara 20-30.

Förhållandet kan särskilt vara 25.

Linsarrangemanget hos apparaten kan ha en förstoring av 2-4 gånger Förstoringen kan särskilt vara 3 gånger.

Provet kan vara ett blodprov.

Ovanstående syfte åstadkommes enligt en andra aspekt av uppfinningen genom en metod för positionsbestämning av objekt vilka inryms i ett prov med användning av en apparat, varvid nämnda apparat innefattar ett optiskt system, varvid nämnda optiska system är konfigurerat så att ett skärpedjup hos nämnda optiska system är större än eller lika med en tjocklek av nämnda prov, varvid nämnda metod innefattar sändning av ljus från en ljusavgivningsanordning genom nämnda optiska system och nämnda prov till en bildsensor, generering av bilddata baserat på nämnda sända ljus med användning av nämnda bildsensor och positionsbestämning av objekt i nämnda bilddata med användning av en behandlingsenhet för bilddata.

Fördelarna med den första aspekten är även tillämpliga för den andra aspekten. i Metoden enligt den andra aspekten kan vidare innefatta identifiering av överexponerade områden hos nämnda bilddata med användning av en första förbehandlingsenhet för bilddata och generering av förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda överexponerade områden från nämnda bilddata.

Metoden enligt den andra aspekten kan vidare innefatta identifiering av underexponerade områden hos nämnda bilddata med användning av en första förbehandlingsenhet för bilddata och generering av förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda underexponerade områden från nämnda bilddata.

Metoden enligt den andra aspekten kan vidare innefatta generering av lågpassfiltrerad bilddata baserat på nämnda bilddata med användning av ett organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast, 10 15 20 25 30 35 530 789 5 bestämning av differensbilddata genom subtrahering av nämnda genererade lågpassfiltrerade bilddata från nämnda bilddata med användning av nämnda organ för bestämning av hög lokal kontrast och bestämning av pixlar med hög intensitet i nämnda differensbilddata med användning av nämnda organ för bestämning av hög lokal kontrast.

Nämnda generering av lågpassfiltrerad bilddata kan utföras med användning av wavelets.

Ovanstående syfte åstadkommes enligt en tredje aspekt av uppfinningen genom användning av en apparat i enlighet med den första aspekten för räkning av ett antal blodkroppar vilka inryms i ett blodprov.

Ovanstående syfte åstadkommes enligt en fjärde aspekt av uppfinningen medelst ett datorprogram innefattande mjukvaruinstruktioner vilka är anordnade att utföra metoden enligt den andra aspekten när datorprogrammet laddas ner och körs i en apparat.

Andra syften, särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av följande detaljerade beskrivning, de bifogade kraven samt ritningarna.

Allmänt ska alla termer som används i kraven tolkas i enlighet med deras vanliga betydelse i teknikområdet, såvida de inte explicit definieras annorlunda häri. Alla hänvisningar till "en/ett/den/det [element, anordning, komponent, organ, steg, med mera]" ska tolkas öppet som hänvisning till minst ett exempel på nämnda element, anordning, komponent, organ, steg, med mera, såvida inte explicit annorlunda anges. Stegen i valfri metod beskriven häri behöver inte utföras i exakt den ordning som beskrivits, såvida detta inte explicit anges.

Kort beskrivning av ritningarna Såväl de ovan beskrivna som ytterligare syften, särdragen och fördelar med föreliggande uppfinning, kommer att framgå tydligare av följande belysande och icke-begränsande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning, med hänvisning till de bifogade ritningarna, vari samma hänvisningsbeteckningar används för likartade element, vari: Fig 1 är en schernatisk illustration av en apparat för positionsbestämning av objekt i ett prov.

Fig 2 visar apparaten i fig 1 mer i detalj.

Fig 3 är ett flödesschema över en metod enligt föreliggande ansökan. 10 15 20 25 30 35 530 788 Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar allmänt en apparat 100 för positionsbestämning av objekt i ett prov 102. Provet 102 kan vara ett blodprov vilket inryms i en provtagnings- anordning 104 och objekten i provet 102 kan vara vita blodkroppar.

Provet 102 hålls i provtagningsanordningen 104 vilken, i sin tur, kan placeras i en provhåilare 106.

Efter att provet 102 placerats i provhåilaren 106 kan ljus 101 sändas från en ljusavgivningsanordning 108 genom provet 102 och ett optiskt system 110 till en bildsensor 112.

I utföringsformer vilka är anordnade att positionsbestämma objekt i ett blodprov, kan det avgivna ljuset 101 ha en våglängd av 660 nm.

Vidare kan ljusavgivningsanordningen 108 vara en ljusdiod (LED, "light emitting diode"). En fördel med att ha en LED som ljusavgivningsanordning 108 är att ljuset från LED:en kan, i kombination med en spridare och kaviteten, alstra ljus som är nästan parallellt. Detta innebär att gränserna hos objekten i provet 102 återges på rätt sätt på bildsensorn, vilket inte är fallet om ljus som är icke-parallellt, det vill säga inte parallellt och inte nästan parallellt, används. En annan positiv effekt av användning av ljus som är nästan parallellt är att övergångseffekterna, vilka till exempel kan uppstå mellan övergången från luft till provtagningsanordningen 104, reduceras genom användning av ljus som är nästan parallellt istället för icke-parallellt ljus.

Stymingen av ljusavgivningsanordningen 108 kan vara en dynamisk styrning, det vill säga ljusavgivningsanordningen kan anpassas för varje enskild bild. En fördel med det här är att högkvalitativ bilddata kan åstadkommas trots att infärgningen av provet inte är homogent spriden.

Det optiska systemet 110 innefattar ett linsarrangemang 114 och en öppning 116. Linsarrangemanget 114 fokuserar ljuset 101 på bildsensorn 112. Vidare kan linsarrangemanget 114 förstora objektstorleken. l en utföringsform är förstoringen tre gånger. Öppningen 116 kan vara en irisbländare.

Vidare är utformningen av det optiska systemet sådan att skärpedjupet är större än provets 102 tjocklek, vilket innebär att objekten i provet, trots att dessa objekt är placerade på olika avstånd från bildsensorn, i större utsträckning avbildas likartat. Dock kan, på grund av den här utformningen av det optiska systemet 110, diffraktionsartefakter uppstå vilket innebär att 10 15 20 25 30 35 530 789 7 objektdetaljupplösningen försämras. Apparaten 100, inklusive såväl det optiska systemet som provet, är emellertid utfonnad på ett sådant sätt att objektdetaljupplösningen är mindre än den typiska storleken av ett objekt som ska detekteras, vilket innebär att objekten som ska detekteras inte upplöses som följd av den försämrade objektdetaljupplösningen, men mindre partiklar, vilka är irrelevanta för föreliggande tillämpning, kan vara osynliga på grund av den försämrade objektdetaljupplösningen. Därför utförs, kort sagt, en lågpassfiltrering på samma gång som bilddata genereras.

Bildsensorn 112, vilken kan vara en CMOS-sensor, är konfigurerad att omvandla det infallande ljuset till bilddata. Nämnda bilddata matas in till en behandlingsenhet för bilddata 118 vilken, i sin tur, posltionsbestämmer objekten baserat på nämnda mottagna bilddata.

För förbättring av funktionaliteten hos behandlingsenheten för bilddata 118 kan en första förbehandlingsenhet för bilddata 120 användas. Nämnda första förbehandlingsenhet för bilddata 120 kan vara konfigurerad att detektera överexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av dessa detekterade områden från nämnda bilddata. Detekteringen av överexponerade områden kan utföras genom bestämning av sammanhängande områden av pixlar vilka har pixelvärden som överstiger ett förutbestämt övre tröskelvårde, såsom 254 om nämnda bilddata är 8-bitars bilddata.

Vidare kan en andra förbehandlingsenhet för bilddata 122 användas.

Nämnda andra förbehandlingsenhet för bilddata 122 kan vara konfigurerad att detektera underexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av dessa detekterade områden från nämnda bilddata. Detekteringen av underexponerade områden kan utföras genom bestämning av sammanhängande områden av pixlar vilka har pixelvärden som understiger ett förutbestämt undre tröskelvårde, såsom 2 om nämnda bilddata är 8-bitars bilddata.

Nämnda första och andra förbehandlingsenheter för bilddata kan behandla nämnda bilddata såväl sekventiellt som parallellt. De två förbehandlingsenhetema för bilddata kan även kombineras till en generell förbehandlingsenhet för bilddata. Vidare kan nämnda första och andra förbehandlingsenheter för bilddata realiseras som mjukvaruimplementationer.

Nämnda bilddata som genererats av bildsensorn 112 eller, om nämnda första och andra förbehandlingsenhet för bilddata är tillgängliga, förbehandlad 10 15 20 25 30 35 530 '283 8 bilddata, överförs därefter till ett organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast 124.

Lågpassfiltrerad bilddata bestäms baserat på nämnda bilddata som tagits emot av nämnda organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast 124.

Kort sagt kan nämnda lågpassfiltrerade bilddata betraktas som bilddata endast innefattande grunddragen av nämnda bilddata. För beräkning av lågpassfiltrerad bilddata kan nämnda organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast 124 använda wavelets.

Därefter genereras differensbilddata genom subtrahering av nämnda lågpassfiltrerade bilddata från nämnda bilddata. Med andra ord, genom generering av differensbilddata kan grunddragen av nämnda bilddata tas bort vilket, i sin tur, betyder att områden hos nämnda bilddata som har hög kontrast med lätthet känns igen.

Sedan identifieras pixlar vilka har hög intensitet hos nämnda differensbilddata som objekten som ska detekteras, vilket i sin tur ger positionerna för objekten som ska bestämmas.

Vidare kan ett minne 126 associeras med apparaten 100. Såväl mjukvaruinstruktioner som tröskelvärden kan lagras i minnet 126.

Fig 2 visar apparaten ifig 1 mer i detalj.

Ljus 201 infaller genom ett prov 202 vilket innehåller objekt 203 som ska detekteras, och ett optiskt system 210, till en bildsensor 212, som beskrivet ovan. Vidare, som beskrivet ovan, kan det optiska systemet 210 innefatta ett linsarrangemang 214 och en öppning 216.

För att avbilda objekten 203 inuti provet 202 vilka är pcsltionerade på olika avstånd från bildsensorn likartat, är det optiska systemet 210 och provet 202 konfigurerade så att skärpedjupet, häri betecknat dof, är större än provets tjocklek, häri betecknad ts. l en specifik utföringsform för detektering av vita blodkroppar i ett blodprov sätts en extern öppningsdiameter dap hos det optiska systemet till 0.9 mm, ljuset från ljusavgivningsanordningen sätts till en våglängd A av 660 nm och ett avstånd s mellan det optiska systemet 210 och bildsensorn 212 sätts till approximativt 23 mm.

Detta ger en diffraktionsbegränsad upplösning dfim av 20.6 um enligt beräkningar med användning av uttrycket: stzz-z-i d fw d lim 10 15 20 25 30 35 530 789 l den här specifika utföringsformen är det optiska systemets förstoring 3 gånger, vilket innebär att objektdetaljupplösningen i provet är approximativt 7 pm (20.6 pm / 3). Detta innebär att objekt med ett inbördes avstånd av mindre än 7 pm kanske inte upplöses som två separata objekt.

På grund av diffraktionen kan partiklar i provet 202 som är mindre än 7 pm vara svåra att känna igen med användning av bilddataanalys på grund av den försämrade detaljupplösningen. Eftersom blodkroppar är av storleken 5-22 pm kommer emellertid de flesta av dem att kännas igen även om diffraktion uppstår.

Fig 3 visar generellt en metod enligt föreliggande uppfinning.

I ett första steg 300 sänds ljus från en ljusavgivningsanordning genom ett optiskt system och ett prov till en bildsensor. l ett andra steg 302, genereras bilddata baserat på nämnda sända ljus med användning av nämnda bildsensor. l ett tredje steg 303 positionsbestäms objekt i nämnda bilddata med användning av en behandlingsenhet för bilder.

Eventuellt, i ett delsteg 304, identifieras överexponerade områden hos nämnda bilddata och, i ett delsteg 306, genereras förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda identifierade överexponerade områden hos nämnda bilddata.

Eventuellt, i ett delsteg 308, identifieras underexponerade områden hos nämnda bilddata och, i ett delsteg 310, genereras förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda identifierade underexponerade områden hos nämnda bilddata.

Eventuellt kan delsteget 304 och delsteget 308 utföras samtidigt och det fjärde steget och delsteget 310 kan utföras samtidigt.

Eventuellt, i ett delsteg 312, kan lågpassfiltrerad bilddata genereras baserat på nämnda bilddata.

Eventuellt, i ett delsteg 314, bestäms differensbilddata genom subtrahering av nämnda bilddata och nämnda lågpassfiltrerade bilddata.

Eventuellt, i ett delsteg 316, kan pixlar med hög intensitet i nämnda bilddata bestämmas.

Trots att provet 202 beskrivs som ett blodprov är valfri annan typ av prov också möjlig. 530 'P85 10 Eventuellt, för underlättande av analysen, kan blodprovet vara infärgat, det vill säga att en kemisk substans kan tillsättas till blodprovet för förstärkning av objekten som ska detekteras.

Uppfinningen har huvudsakligen beskrivits ovan med hänvisning till några få utföringsformer. Andra utföringsformer än de som beskrivits ovan är emellertid lika möjliga inom uppfinningens omfång, som definierat av de bifogade kraven, vilket med lätthet inses av en fackman.

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 530 789 Ti KRAV

1. Apparat för positionsbestämning av objekt vilka inryms i ett prov, varvid nämnda apparat innefattar en bildsensor vilken är konfigurerad att omvandla infallande ljus tili bilddata, ett optiskt system innefattande ett linsarrangemang och en öppning, varvid nämnda öppning är positionerad mellan nämnda bildsensor och nämnda linsarrangemang, en ljusavgivningsanordning vilken är konfigurerad att alstra ljus mot nämnda bildsensor genom nämnda prov och nämnda optiska system, och en behandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att ta emot bilddata från nämnda bildsensor och att positionsbestämma objekt i nämnda bilddata, varvid nämnda optiska system är konfigurerat så att ett skärpedjup hos nämnda optiska system är större än eller lika med en tjocklek hos nämnda prov.

2. Apparat enligt krav 1, varvid nämnda optiska system är konfigurerat med en detaljupplösning som är mindre än en typisk storlek på nämnda objekt i nämnda prov.

3. Apparat enligt något av föregående krav, varvid nämnda behandlingsenhet för bilddata vidare innefattar en första förbehandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att identifiera överexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda överexponerade områden från nämnda bilddata.

4. Apparat enligt något av föregående krav, varvid nämnda behandlingsenhet för bilddata vidare innefattar en andra förbehandlingsenhet för bilddata vilken är konfigurerad att identifiera underexponerade områden hos nämnda bilddata och att generera förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda underexponerade områden från nämnda bilddata.

5. Apparat enligt något av föregående krav, varvid nämnda behandlingsenhet för bilddata vidare innefattar ett organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast vilket organ är konfigurerat att ta emot bilddata, att generera lågpassfiltrerad bilddata baserat på nämnda mottagna bilddata, att bestämma differensbilddata genom 10 15 20 25 30 35 530 '383 12 subtrahering av nämnda mottagna bilddata och nämnda genererade lågpassfiltrerade bilddata och att bestämma pixlar med hög intensitet i nämnda differensbilddata.

6. Apparat enligt krav 5, varvid nämnda behandlingsenhet för bilddata är konfigurerad att generera lågpassfiltrerad bilddata med användning av wavelets.

7. Apparat enligt något av föregående krav, varvid nämnda ljusavgivningsanordning är en lysdiod (LED).

8. Apparat enligt något av föregående krav, varvid våglängden för nämnda ljusavgivningsanordning är mellan 625 nm och 740 nm.

9. Apparat enligt något av föregående krav, varvid ett förhållande mellan ett avstånd mellan nämnda bildsensor och nämnda linsarrangemang och en öppningsdiameter hos nämnda optiska system är 20-30.

10. Apparat enligt något av föregående krav, varvid linsarrangemangets förstoring är ungefär 2-4 gånger.

11. Apparat enligt något av föregående krav, varvid nämnda prov är ett blodprov.

12. Metod för positionsbestämning av objekt vilka inryms i ett prov med användning av en apparat, varvid nämnda apparat innefattar en bildsensor och ett optiskt system, vilket system innefattar ett linsarrangemang och en öppning, varvid nämnda öppning är positionerad mellan nämnda bildsensor och nämnda linsarrangemang, varvid nämnda optiska system är konfigurerat så att ett skärpedjup hos nämnda optiska system är större än eller lika med en tjocklek av nämnda prov, vilken metod innefattar sändning av ljus från en ljusavgivningsanordning genom nämnda optiska system och nämnda prov till nämnda bildsensor, generering av bilddata baserat på nämnda sända ljus med användning av nämnda bildsensor och positionsbestämning av objekt i nämnda bilddata med användning av en behandlingsenhet för bilddata.

13. Metod enligt krav 12, vidare innefattande identifiering av överexponerade områden hos nämnda bilddata med användning av en första förbehandiingsenhet för bilddata och generering av förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda överexponerade områden från nämnda bilddata.

14. Metod enligt krav 12 eller 13, vidare innefattande 10 15 20 530 'PBS l 3 identifiering av underexponerade områden hos nämnda bilddata med användning av en första förbehandlingsenhet för bilddata och generering av förbehandlad bilddata genom uteslutande av nämnda underexponerade områden från nämnda bilddata.

15. Metod enligt krav 12 till 14, vidare innefattande generering av lågpassfiitrerad bilddata baserat på nämnda bilddata med användning av ett organ för bestämning av hög lokal pixelkontrast, bestämning av differensbilddata genom subtrahering av nämnda genererade lågpassfiltrerade bilddata från nämnda bilddata med användning av nämnda organ för bestämning av hög lokal kontrast och bestämning av pixlar med hög intensitet i nämnda differensbilddata med användning av nämnda organ för bestämning av hög lokal kontrast.

16. Metod enligt krav 15, varvid nämnda generering av lågpassfiitrerad bilddata utförs med användning av wavelets.

17. Användning av en apparat enligt något av kraven 1-11 för räkning av ett antal blodkroppar vilka är inrymda i ett blodprov.

18. Datorprogram innefattande mjukvaruinstruktioner vilka är anordnade att utföra metoden enligt något av kraven 12-17 när nämnda datorprogram laddas ner och körs i en apparat.