用于以减少的样本运动伪影对样本进行成像的系统和方法与流程

用于以减少的样本运动伪影对样本进行成像的系统和方法
1.优先权申请
2.本技术要求在2020年2月12日提交的美国临时专利申请号62/975,742的权益，所述申请的公开内容在此以引用的方式整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及用于对样本(例如，生物组织)进行成像的系统、方法和工具。在某些实施方案中，系统、方法和/或工具用于减少或消除来自样本运动的伪影。


背景技术：

4.生物组织样本的显微镜检查常常涉及广泛的组织处理步骤，包括组织固定、石蜡包埋、切片至几微米厚的切片以及安装在载玻片上。因此，所得的“载玻片”中的薄组织切片是完全无活动能力的，并通过载玻片的刚性得以进一步维持。因此，即使载玻片成像需要时间并涉及使载玻片四处移动以在各个位置拍摄图像来在拼接或不拼接的情况下重建更大的马赛克，在成像期间也从不存在与组织样本的非所要的运动有关的问题。一些系统允许样本执行“无载玻片”组织显微镜检查。这些组织样本甚至可以是未固定和解冻的(例如，可以是在手术期间切除的新鲜组织样本)。在不使用此类固定程序的一些技术中，样本可能例如由于其大小和/或重量而在成像期间移动(例如，松弛)。样本运动在图像采集时间内可能是明显的。因此，成像期间的样本运动可能会导致不合意的成像伪影。
5.用于采集图像的成像系统可以是连续成像系统。例如，成像系统可能会在采集一个图块的图像之前采集另一图块的图像。用这种成像系统对移动样本进行成像可能会产生包含样本运动伪影的图像，所述样本运动伪影将表现为图块之间的不连续性。


技术实现要素：

6.虽然图像中的小样本运动伪影对于图像观察者来说可能是烦人的，但较大幅度的样本运动伪影可能会干扰(例如，医师或计算机算法)对图像的理解。例如，放在成像系统的平坦成像窗口上的新鲜乳房肿块可能需要几分钟才能完全松弛并停止移动(在微观尺度上)。在这个时间帧上，样本运动最初可能较大(因此产生较大幅度的样本运动伪影)并且最终较小(因此产生较小的样本运动伪影)，并且最终相对于正采集的图像的分辨率变得难以察觉。
7.本公开尤其提供了可减少或消除由于在成像期间发生的样本运动而原本可能存在于图像中的图像伪影的系统和方法。系统可包括和/或方法可使用微型光学元件阵列(例如，包括折射透镜、菲涅耳波带片、反射物镜和梯度折射率(grin)透镜中的一者或多者)。由此类系统采集的图像可包括像素图块，所述图块中的每一者对应于微型光学元件阵列中的微型光学元件，并且所述像素中的每一者对应于在图像采集期间微型光学元件在扫描图案中的位置。用于采集图像的成像系统可以是并行成像系统。例如，成像系统可在成像时同时从所有图块采集像素。例如，物镜可以是微型光学元件阵列中的微型光学元件。用这种成像
系统对移动样本进行成像还可能会产生包含样本运动伪影的图像，例如在使用常规的光栅扫描的情况下，所述样本运动伪影将表现为图块之间的不连续性。
8.可通过平衡图像采集时间和扫描分辨率来减轻样本运动伪影(例如，其中最小可接受分辨率由要成像的样本特征确定)。与常规的光栅扫描相比，还可使用减小了在采集相邻图块中的周边像素时之间的采集时间差的扫描图案来减少或消除样本运动伪影。例如，可使用螺旋扫描图案(向内或向外螺旋)实现跨图像的相邻图块中的相邻像素的更小的时间差。减小的时间差可减少或消除原本会出现在图像中的图块边界处(例如，沿着一维或二维)的不连续性。在一些实施方案中，可比较使用相对小的测试扫描图案采集的测试图像或在不同时间处(例如，周期性地)采集的测试点的强度来确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，对所采集的图像进行分析，以通过比较在图块边界处的相邻像素来确定在成像期间是否已经发生样本运动。例如，当跨图块边界的像素强度差超过阈值(例如，由一个或多个图块中的内部像素确定)时，确定发生样本运动。在一些实施方案中，随时间监测一个或多个单像素(例如，一个或多个图块中的每一者中的单像素)的强度以确定在一段时间内是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，可在成像期间使用平整或重塑工具来抑制样本运动。
9.在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本进行成像的方法包括沿着由顺序位置阵列限定的扫描图案扫描微型光学元件阵列以生成样本的图像。所述顺序位置阵列可以是m
×
n阵列，其中m和n各自不小于10，并且任选地，m≥n。在一些实施方案中，图像包括像素图块。所述图块可各自对应于所述阵列中的相应微型光学元件，并且所述像素各自对应于顺序位置阵列中的位置。在一些实施方案中，对于所述图块中的第一图块中的第一像素和与所述第一像素相邻的第二像素的每一对，所述第二像素位于所述图块中的与所述图块中的所述第一图块不同的图块中，在采集所述第一像素与采集所述第二像素之间的时间差小于沿着扫描图案中的每个位置扫描微型光学元件阵列所需的总时间的30％(例如，小于10％或小于5％或小于1％)。
10.在一些实施方案中，所述方法包括在所述扫描期间，(i)通过微型光学元件向样本提供照明光，和(ii)用微型光学元件收集来自样本的对应的反向发射光，随后在检测器处接收所述反向发射光。在一些实施方案中，所述方法包括由计算装置的处理器基于在检测器处接收到的对应的反向发射光而生成样本的图像。
11.在一些实施方案中，所述扫描图案具有与微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的大小相对应的大小。
12.在一些实施方案中，对于所述图块中的第一图块中的第一像素和与所述第一像素相邻的第二像素的每一对，所述第二像素位于所述图块中的与所述图块中的所述第一图块不同的图块中，在采集所述第一像素与采集所述第二像素之间的时间差小于(mn-2m 1)dt，其中dt是扫描的时间步长，m和n各自不小于5，并且m≥n(例如，对应于所述第一像素的位置与对应于所述第二像素的位置之间的位置差小于(mn-2m 1))。在一些实施方案中，所述时间差不超过(3m-3)dt。在一些实施方案中，所述时间差不超过(2m-1)dt。
13.在一些实施方案中，所述顺序位置阵列包括起始位置和最终位置，并且其中所述最终位置是在长度维度上距起始位置不超过扫描图案的长度的三分之二并且在宽度维度上不超过扫描图案的宽度的三分之二的距离。在一些实施方案中，最终位置距所述起始位
置不超过在所述长度维度上的长度的一半并且不超过在所述宽度维度上的宽度的一半。在一些实施方案中，宽度维度垂直于长度维度。在一些实施方案中，扫描图案的周边中的一组位置包括所述周边中的所有位置的至少三分之一(例如，至少二分之一或至少四分之三)，其中所述组中的位置是所述扫描图案中的连续顺序位置。
14.在一些实施方案中，所述顺序位置阵列形成螺旋(例如，向内螺旋或向外螺旋)。在一些实施方案中，在一系列顺序位置中的多个方向改变中的每一个方向改变之后，微型光学元件阵列在多个方向改变中的另一个方向改变发生之前移动到一系列顺序位置中的一定数目的位置，所述数目(i)始终不小于或(ii)始终不超过自从所述多个方向改变中的紧接在前面的一个方向改变以来移动到的位置的数目。
15.在一些实施方案中，所述一系列顺序位置包括一系列顺序位置行，其中所述系列中的顺序行中的不是第一顺序行或最后一个顺序行的每个顺序行与其在所述系列中的时间相邻行在空间上相隔所述系列中的至少一个其他行。在一些实施方案中，扫描图案是单向的(例如，使得在相同方向上扫描在所述一系列顺序行中的顺序相邻行)。在一些实施方案中，扫描图案是双向的(例如，使得在不同方向上扫描在所述一系列顺序行中的顺序相邻行)。在一些实施方案中，扫描图案的起始位置在顺序位置行的内部一个顺序位置行中，并且扫描图案的最终位置在顺序位置行的外部一个顺序位置行中。在一些实施方案中，所述一系列顺序位置行中的每一行不比所述一系列顺序位置行中的紧接在前面的行更靠近顺序位置行中的内部一个顺序位置行。
16.在一些实施方案中，扫描图案的起始位置在顺序位置行的外部一个顺序位置行中，并且扫描图案的最终位置在顺序位置行的内部一个顺序位置行中。在一些实施方案中，所述一系列顺序位置行中的每一行不比所述一系列顺序位置行中的紧接在前面的行更远离顺序位置行中的内部一个顺序位置行。在一些实施方案中，所述系列中的顺序行中的不是第一顺序行或最后一个顺序行的每个顺序行与其在所述系列中的时间相邻行在空间上相隔所述系列中的至少一个其他行。
17.在一些实施方案中，顺序位置阵列是规则阵列(例如，方形阵列)。
18.在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括沿着由顺序位置阵列限定的扫描图案扫描微型光学元件阵列以生成样本的图像。扫描图案的周边中的一组周边位置可包括周边中所有位置的至少三分之一(例如，至少二分之一或至少四分之三)。所述组中的周边位置可以是扫描图案中的连续顺序位置。
[0019]
在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括沿着由顺序位置阵列限定的扫描图案扫描微型光学元件阵列以生成图像。一系列顺序位置可包括起始位置和最终位置。所述最终位置可以是在长度维度上距起始位置不超过扫描图案的长度的三分之二的距离。所述最终位置可以是在宽度维度上不超过扫描图案的宽度的三分之二的距离(例如，并且在长度维度上不超过扫描图案的长度的三分之二)。
[0020]
在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括沿着限定扫描图案的一连串顺序位置扫描微型光学元件阵列以生成样本的图像(例如，
基于在所述扫描期间从样本收集的反向发射光)。在一些实施方案中，在一系列顺序位置中的多个方向改变中的每一个方向改变之后，微型光学元件阵列在多个方向改变中的另一个方向改变发生之前移动到一系列顺序位置中的一定数目的位置，所述数目(i)始终不小于或(ii)始终不超过自从所述多个方向改变中的紧接在前面的一个方向改变以来移动到的位置的数目。
[0021]
在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括沿着由顺序位置阵列限定的扫描图案扫描微型光学元件阵列以生成样本的图像，其中顺序位置阵列是m x n阵列。所述图像可包括像素图块。所述图块可各自对应于阵列中的相应微型光学元件的单位单元。所述像素可各自对应于顺序位置阵列中的位置。在一些实施方案中，对于所述图块中的第一图块中的第一像素和与所述第一像素相邻的第二像素的每一对，所述第二像素位于所述图块中的与所述图块中的所述第一图块不同的图块中，在对应于所述第一像素的位置与对应于所述第二像素的位置之间的位置差小于(mn-2m 1)，其中m和n各自不小于5并且m≥n。在一些实施方案中，m＝n并且所述位置差不超过(3m-3)。在一些实施方案中，m＝n并且所述位置差不超过(2m-1)。
[0022]
在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括沿着由顺序位置阵列限定的扫描图案扫描微型光学元件阵列以生成样本的图像。顺序位置阵列可以是由周边位置和在周边位置内部的内部位置组成的顺序位置的m
×
n阵列。在一些实施方案中，顺序位置阵列中的周边位置的平均序列位置小于mn/2(例如，其中在扫描期间采集对应于周边位置的像素的平均时间小于(mn/2)dt，并且dt是在扫描期间在顺序位置阵列中的每个相应位置的时间步长)。在一些实施方案中，平均序列位置小于0.6*(mn/2)。在一些实施方案中，平均序列位置小于0.1*(mn/2)。
[0023]
在一些方面，一种检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的方法包括由计算装置的处理器接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域。在一些实施方案中，所述方法包括由所述处理器至少部分地基于图像中的至少一对相邻周边像素来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，所述至少一对相邻周边像素中的每一相邻周边像素包括所述图块的第一图块中的像素的第一周边像素和与所述第一图块相邻的第二图块中的像素的第二周边像素，所述第二周边像素与所述图像中的所述第一周边像素相邻。
[0024]
在一些实施方案中，所述方法包括由所述处理器至少部分地基于所述至少一对相邻周边像素中的像素的强度来确定在成像期间是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述至少一对相邻周边像素包括在第一图块边缘中的多个第一像素(例如，每个像素)和在第二图块边缘中的多个第二像素，所述第一图块边缘与所述图像中的所述第二图块边缘相邻。在一些实施方案中，所述方法包括由所述处理器至少部分地基于所述多个第一像素的强度的平均值和所述多个第二像素的强度的平均值来确定在成像期间是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述方法包括由所述处理器至少部分地基于所述多个第一像素的强度的总和和所述多个第二像素的强度的总和来确定在成像期间是否已经发生样
本运动。在一些实施方案中，所述至少一对相邻周边像素包括来自多于两对相邻图块[例如，是至少一半的图块(例如，是图块中的每一者)]的像素。
[0025]
在一些实施方案中，所述方法包括由处理器基于所述图块中的一者或多者的像素中的内部像素的强度来确定强度统计(例如，均值、中值、模式、方差、标准偏差)。所述方法可包括由处理器至少部分地基于强度统计来确定强度差阈值。所述方法可包括由处理器至少基于在(i)至少一对相邻周边像素与(ii)强度差阈值之间的比较来确定在成像期间是否已经发生样本运动。
[0026]
在一些实施方案中，所述像素中的内部像素中的每一者与图像中的所述像素中的所述内部像素中的至少一个其他像素相邻。在一些实施方案中，所述方法包括由处理器基于确定至少一对相邻周边像素中的每一相邻周边像素中的像素之间的强度差超过强度差阈值来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，已经发生样本运动)(例如，以及样本运动量)。
[0027]
在一些实施方案中，所述至少一对相邻周边像素包括在第一图块边缘中的多个第一像素(例如，每个像素)和在第二图块边缘中的多个第二像素，所述第一图块边缘与所述图像中的所述第二图块边缘相邻，并且由处理器确定在成像期间是否已经发生样本运动包括将基于多个第一像素的强度和多个第二像素的强度的强度差与强度差阈值进行比较。在一些实施方案中，所述强度差是基于多个第一像素的强度的平均值和多个第二像素的强度的平均值。在一些实施方案中，所述强度差是基于多个第一像素的强度的总和和多个第二像素的强度的总和。
[0028]
在一些实施方案中，所述方法包括由处理器将强度差阈值应用于图像，从而生成取阈图像，并经由一个或多个图形用户界面(例如，由处理器)显示所述取阈图像。
[0029]
在一些实施方案中，所述方法包括由所述处理器至少部分地基于所述至少一对相邻周边像素(例如，所述至少一对相邻周边像素中的像素的强度)来确定在成像期间已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述方法包括在确定已经发生样本运动之后自动通知(例如，在一个或多个图形用户界面中)用户在成像期间已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，所述方法包括由处理器在确定在成像期间已经发生样本运动之后自动地采集样本的第二图像。在一些实施方案中，采集所述第二图像包括沿着扫描图案扫描微型光学元件阵列(例如，其中所述扫描图案的大小对应于所述阵列中的微型光学元件的单位单元的大小)。
[0030]
在一些实施方案中，所述方法包括在确定在成像期间是否已经发生样本运动之前，由处理器基于图像中的图块的特征(例如，平均)强度对图像进行归一化(例如，从而减少由在采集图像时通过微型光学元件阵列提供的光的强度的高斯分布而引起的影响)。在一些实施方案中，所述方法包括在确定在成像期间是否已经发生样本运动之前(例如，并且在确定强度差阈值之后)，由处理器将一个或多个形态算子应用于图像。在一些实施方案中，所述一个或多个形态算子包括腐蚀和紧接的膨胀。在一些实施方案中，腐蚀是一维腐蚀并且膨胀是一维膨胀(例如，垂直于慢扫描方向而应用)。
[0031]
在一些实施方案中，所述方法包括由处理器在图形用户界面中向用户显示样本移动量。
[0032]
在一些实施方案中，像素对应于扫描图案中的位置，沿着所述扫描图案扫描微型
光学元件阵列以采集图像。在一些实施方案中，图块各自包括与在图像采集期间通过微型光学元件阵列中的相应微型光学元件从样本接收的反向发射光相对应的数据。
[0033]
在一些方面，一种检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的方法包括由计算装置的处理器接收包括像素图块的图像。所述图块中的每一者可对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域。所述方法可包括由处理器基于单像素移位(例如，在水平或竖直方向上)从图像生成差异图像。所述方法可包括由所述处理器至少部分地基于所述差异图像来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。
[0034]
在一些实施方案中，所述方法包括至少部分地基于所述差异图像中的像素的强度是否超过强度阈值来确定在成像期间是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述强度阈值是基于所述差异图像中的像素(例如，所有像素)(例如，内部像素)的平均强度。在一些实施方案中，所述方法包括在确定是否已经发生样本运动之前对所述差异图像进行归一化。在一些实施方案中，所述方法包括在确定在成像期间是否已经发生样本运动之前(例如，并且在归一化之后)，由处理器将一个或多个形态算子应用于图像。
[0035]
在一些方面，一种用于检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的系统可包括处理器和非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，其中所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域。所述指令在被执行时可致使所述处理器至少部分地基于图像中的至少一对相邻周边像素来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，所述至少一对相邻周边像素中的每一相邻周边像素包括所述图块的第一图块中的像素的第一周边像素和与所述第一图块相邻的第二图块中的像素的第二周边像素，所述第二周边像素与所述图像中的所述第一周边像素相邻。在一些实施方案中，所述系统包括微型光学元件阵列。
[0036]
在一些方面，一种用于检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的成像系统包括处理器和非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，其中所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域。所述指令在被执行时可致使所述处理器基于单像素移位(例如，在水平或竖直方向上)从图像生成差异图像。所述指令在被执行时可致使所述处理器至少部分地基于所述差异图像来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，所述系统包括微型光学元件阵列。
[0037]
在一些方面，确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前已经自稳定)的方法包括部分地通过按照第一测试扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地)采集样本的第一测试图像。所述第一测试扫描图案可具有比微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积小的面积；在一些实施方案中，所述方法包括在延迟期之后(例如，并且在不操纵样本的情况下)，部分地通过按照第二测试扫描图案扫描阵列来(例如，自动地)采集样本的第二测试图像。所述第二测试扫描图案可在大小上对应于所述第一测试扫描图案。在一些实施方案中，
所述方法包括由计算装置的处理器至少部分地通过将所述第二测试图像与所述第一测试图像进行比较来确定在采集所述第一测试图像与采集所述第二测试图像之间是否已经发生样本运动。
[0038]
在一些实施方案中，将所述第二测试图像与所述第一测试图像进行比较包括确定稳定指数s(t
2-t1)。在一些实施方案中，将所述第二测试图像与所述第一测试图像进行比较包括比较来自所述第一测试图像和所述第二测试图像的对应的一对或多对像素。
[0039]
在一些实施方案中，至少部分地基于样本运动速率是否不超过预定样本运动速率阈值来确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，至少部分地基于样本运动量是否不超过预定的样本运动阈值来确定是否已经发生样本运动。
[0040]
在一些实施方案中，所述方法包括确定样本运动速率不超过预定样本运动速率阈值。在一些实施方案中，所述方法包括随后部分地通过按照扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地，例如，在没有用户输入的情况下)采集整个图像。扫描图案可具有与单位单元的面积对应的面积。在一些实施方案中，第一测试扫描图案中的位置和第二扫描图案中的位置各自分别在空间上比用于采集整个图像的扫描图案中的位置更密集。在一些实施方案中，第一测试图像的分辨率和第二测试图像的分辨率均各自高于整个图像的分辨率。在一些实施方案中，所述方法包括在采集第一测试图像与采集第二测试图像之间采集样本的整个测试图像。可部分地通过按照扫描图案扫描微型光学元件阵列来采集整个测试图像，所述扫描图案具有与所述阵列中的微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。在一些实施方案中，(i)相对快速地、(ii)以相对低的分辨率，或(iii)相对快速地且以相对低的分辨率采集整个测试图像，并且分别(i)相对缓慢地，(ii)以相对高的分辨率，或(iii)相对缓慢地且以相对高的分辨率采集整个图像。
[0041]
在一些实施方案中，至少部分地基于样本运动速率是否不超过预定样本运动速率阈值以及预定样本运动速率阈值是否不超过整个图像的像素大小(例如，图像分辨率)的1.5x除以整个图像的采集时间来确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，预定样本运动速率阈值是整个图像的像素大小(例如，图像分辨率)除以整个图像的采集时间。在一些实施方案中，延迟期对应于整个图像的采集时间。在一些实施方案中，延迟期对应于不超过整个图像的采集时间的50％(例如，不超过25％或不超过10％)。
[0042]
在一些实施方案中，第一测试扫描图案的面积和第二测试扫描图案的面积各自不小于单位单元的面积的千分之一(例如，不小于百分之一)且不超过单位单元的面积的四分之一(例如，不大于百分之一)。在一些实施方案中，第一测试扫描图案的面积和第二测试扫描图案的面积各自不小于单位单元的面积的百分之一且不超过单位单元的面积的十分之一。在一些实施方案中，第一测试扫描图案的面积和第二测试扫描图案的面积各自不小于单位单元的面积的千分之一且不超过单位单元的面积的百分之一。
[0043]
在一些实施方案中，第一测试扫描图案中的每个位置对应于第二测试扫描图案中的相应位置(例如，第二测试扫描图案是第一测试扫描图案)。在一些实施方案中，将第二测试图像与第一测试图像进行比较包括确定第一测试图像的一部分与第二测试图像的空间对应部分之间的(例如，归一化强度的)强度差(例如，平均强度差)。在一些实施方案中，确定强度差包括将第一测试图像的像素与第二测试图像的像素直接进行比较(例如，包括将第一测试图像的像素子集与第二测试图像的像素子集直接进行比较)。在一些实施方案中，
将第二测试图像与第一测试图像进行比较包括：应用图像相关技术从而确定从第一测试图像到第二测试图像的位移。
[0044]
在一些实施方案中，延迟期是至少2秒且不超过60秒。在一些实施方案中，延迟期是至少2秒(例如，至少5秒)且不超过30秒。
[0045]
在一些实施方案中，所述方法包括在第二延迟期之后，部分地通过按照第三测试扫描图案扫描阵列来(例如，自动地)采集样本的第三测试图像，其中所述第三测试扫描图案在大小上对应于所述第一测试扫描图案。所述方法可包括至少部分地通过将所述第三测试图像与所述第二测试图像进行比较来确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述第二延迟期等于所述延迟期。在一些实施方案中，所述方法包括确定已经发生样本运动，其中在所述第二延迟期之后，在确定已经发生样本运动之后采集第三测试图像。
[0046]
延迟期可以是重置到扫描图案的起点并再次开始扫描所花费的时间，或者是进行另一次扫描所花费的时间(例如，在比较或以其他方式分析每隔一个扫描的情况下)。
[0047]
在一些实施方案中，所述方法包括确定样本运动速率不超过预定样本运动速率阈值，并且任选地，随后(例如，经由图形用户界面，例如，弹出通知)(例如，自动地)向用户通知样本已经自稳定。
[0048]
在一些实施方案中，第一测试扫描图案和第二测试扫描图案各自是一维扫描图案。在一些实施方案中，第一测试扫描图案的大小和/或第二测试扫描图案的大小小于单位单元的大小(例如，任选地且/或第一测试图像和/或第二测试图像的分辨率小于随后采集的整个图像的分辨率)。在一些实施方案中，第一测试扫描图案和/或第二测试扫描图案对应于快扫描轴(例如，用于随后采集的整个图像)。在一些实施方案中，第一测试扫描图案和第二测试扫描图案各自是二维扫描图案。
[0049]
在一些方面，用于确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前已经自稳定)的成像系统包括处理器和非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，其中所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：部分地通过按照第一测试扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地)采集样本的第一测试图像。第一测试扫描图案可具有比微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积小的面积。所述指令在被执行时可致使所述处理器在延迟期之后(例如，并且在不操纵样本的情况下)部分地通过按照第二测试扫描图案扫描所述阵列来采集样本的第二测试图像。所述第二测试扫描图案可在大小上对应于所述第一测试扫描图案。所述指令在被执行时可致使所述处理器至少部分地通过将所述第二测试图像与所述第一测试图像进行比较来确定在采集所述第一测试图像与采集所述第二测试图像之间是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述系统包括微型光学元件阵列。
[0050]
在一些方面，用于确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前自稳定)的方法包括由计算装置的处理器在微型光学元件阵列保持在固定位置时监测对应于所述阵列中的微型光学元件的单像素的强度。所述强度可基于从样本反向发射并由检测器通过微型光学元件接收的光的量。所述方法可包括由处理器基于单像素的强度的波动来确定是否已经发生样本运动。
[0051]
在一些实施方案中，确定是否已经发生样本运动是基于在一段时间内单像素(例
如，每个图块)的最小强度与最大强度之间的强度差。在一些实施方案中，确定是否已经发生样本运动是基于在一段时间内(例如，在所记录的所有连续值之间)单像素的强度的累积绝对差(例如，其中强度的累积绝对差已例如使用移动平均滤波器被平均)。
[0052]
在一些实施方案中，确定是否已经发生样本运动至少部分地基于确定单像素的强度是否在一段时间内波动不超过阈值量(例如，预定阈值量)。在一些实施方案中，阈值量不超过20％。在一些实施方案中，阈值量不超过10％。
[0053]
在一些实施方案中，所述方法包括在确定单像素的强度在所述一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，自动地，例如，在没有用户输入的情况下)采集样本的图像。在一些实施方案中，阈值量是预定阈值量，并且所述方法包括基于以下各项中的一者或多者来预先确定所述阈值量：(i)在开始监测之前待采集的图像的分辨率(例如，选定的分辨率)和(ii)样本的一个或多个特性。在一些实施方案中，采集样本的图像包括按照扫描图案扫描微型光学元件阵列，其中所述扫描图案具有与微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。
[0054]
在一些实施方案中，所述方法包括通过在单像素的强度的离散测量之间采集测试图像而与监测单像素的强度同时地采集样本的测试图像。在一些实施方案中，所述方法包括在监测单像素的强度期间采集样本的测试图像，其中将所述单像素的强度的至少一个离散测量取消或延迟以便完成对测试图像的采集。在一些实施方案中，采集测试图像包括按照扫描图案扫描微型光学元件阵列。所述扫描图案可具有与微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。在一些实施方案中，所述方法包括在确定单像素的强度在一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，自动地，例如，在没有用户输入的情况下)采集样本的图像。可(i)相对快速地、(ii)以相对低的分辨率，或(iii)相对快速地且以相对低的分辨率采集测试图像，并且分别(i)相对缓慢地，(ii)以相对高的分辨率，或(iii)相对缓慢地且以相对高的分辨率采集样本的图像。
[0055]
在一些实施方案中，所述方法包括在确定单像素的强度在一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，经由图形用户界面，例如，弹出通知)(例如，自动地)向用户通知样本已经自稳定。
[0056]
在一些实施方案中，所述方法包括在阵列保持在固定位置时针对多个微型光学元件中的每一者监测对应于阵列中的多个微型光学元件中的一者的相应单像素的强度。相应单像素的强度可基于从样本反向发射并由检测器通过多个微型光学元件中的所述一者接收的光的量。所述方法可包括至少部分地基于多个微型光学元件中的每一者的相应单像素来确定是否已经发生样本运动。
[0057]
在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单像素的强度的最大波动在一段时间内不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单像素的强度的最大波动与最小波动之间的差在一段时间内不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单像素的强度的累积绝对差在一段时间内不超过阈值量之后(例如，在例如使用移动平均滤波器归一化之后)(例如，自动地)采集样本的图像。
[0058]
在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单
像素的强度在一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单像素的强度的平均值在一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述方法包括在确定多个微型光学元件中的每一者的相应单像素的强度的平均波动在一段时间内不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述多个微型光学元件包括阵列中的微型光学元件的至少四分之一(例如，至少二分之一)。在一些实施方案中，所述多个微型光学元件包括阵列中的每个微型光学元件。
[0059]
在一些实施方案中，所述一段时间是至少2秒且不超过90秒。在一些实施方案中，所述一段时间是至少5秒且不超过30秒。
[0060]
在一些实施方案中，监测单像素的强度包括：在检测器上在第一时段内通过微型光学元件接收来自样本的第一反向发射光。可基于接收到的第一反向发射光自动地确定单像素在第一时间的强度。监测单像素的强度还可包括在检测器上(例如，在从接收到第一反向发射光起的延迟期之后)在长度上等于所述第一时段的第二时段内通过微型光学元件接收来自样本的第二反向发射光。可基于接收到的第二反向发射光自动地确定在第二时间处的单像素的强度。
[0061]
在一些实施方案中，确定是否已经发生样本运动包括至少比较单像素在第一时间处的强度和单像素在第二时间处的强度。
[0062]
在一些实施方案中，检测器是ccd或cmos相机。
[0063]
在一些方面，用于确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前自稳定)的成像系统包括处理器和非暂时性计算机可读介质，在所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，其中所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：在微型光学元件阵列保持在固定位置时监测对应于所述阵列中的微型光学元件的单像素的强度。所述强度可基于从样本反向发射并由检测器通过微型光学元件接收的光的量。所述指令在被执行时可致使处理器基于单像素的强度的波动来确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，所述系统包括微型光学元件阵列。
[0064]
在一些方面，用于平整生物样本的样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]平整工具包括具有限定通道的形状的支撑构件，和任选地，可移除平整构件，所述可移除平整构件包括保持唇缘，所述保持唇缘的大小和形状被设计成搁置在所述支撑构件上。所述可移除平整构件可包括大小和形状被设计成插入通道中的可插入部分。
[0065]
在一些实施方案中，所述可插入部分具有限定一个或多个孔(例如，方形或圆形孔)的形状，每个孔的大小被设计成容纳从样本突出的叉(例如，每个孔的尺寸不超过1cm，例如，不超过5mm)。在一些实施方案中，所述支撑构件具有限定一个或多个孔的形状，每个孔的大小被设计成容纳从样本突出的叉(例如，每个孔的尺寸不超过1cm，例如，不超过5mm)。
[0066]
在一些实施方案中，所述工具包括一个或多个可移除重物，所述一个或多个可移除重物的大小和形状被设计成安置在可插入部分的顶表面上(例如，其中所述一个或多个可移除重物的大小和形状被设计成使得当安置在可插入部分的顶表面上时，所述一个或多
个孔中的至少一者保持未被覆盖)。
[0067]
在一些实施方案中，当保持唇缘搁置在支撑构件上时，平整构件的底表面安置在支撑构件的底部上方不超过1mm(例如，不超过500μm)处。
[0068]
在一些实施方案中，所述支撑构件具有环形横截面。在一些实施方案中，所述支撑构件具有矩形横截面。
[0069]
在一些方面，用于平整生物样本的样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]平整工具包括平坦顶部部分，和任选地一个或多个翼部，所述一个或多个翼部从所述顶部部分向下延伸(例如，使得当所述工具平整样本时，所述一个或多个翼部部分地覆盖样本)。
[0070]
在一些实施方案中，所述一个或多个翼部是一个翼部。在一些实施方案中，所述工具具有旋转对称性。在一些实施方案中，所述一个或多个翼部包括一个或多个重物支撑件。在一些实施方案中，所述一个或多个重物支撑件是围绕工具的周边均匀间隔的多个重物支撑件。在一些实施方案中，所述一个或多个重物支撑件水平地并平行于平坦顶部部分延伸。
[0071]
在一些实施方案中，所述工具包括一个或多个可移除重物，每个可移除重物的大小和形状被设计成安置在一个或多个重物支撑件中的至少一者上。在一些实施方案中，所述一个或多个翼部各自具有限定一个或多个孔(例如，方形或圆形孔)的形状，每个孔的大小被设计成容纳从样本突出的叉(例如，每个孔的尺寸不超过1cm，例如，不超过5mm)。
[0072]
在一些实施方案中，所述顶部部分具有限定一个或多个孔(例如，方形或圆形孔)的形状，每个孔的大小被设计成容纳从样本突出的叉(例如，每个孔的尺寸不超过1cm，例如，不超过5mm)。在一些实施方案中，所述一个或多个翼部连接到所述顶部部分的顶表面，使得所述顶部部分和所述一个或多个翼部限定凹部。在一些实施方案中，所述工具包括一个或多个可移除重物，所述一个或多个可移除重物的大小和形状被设计成至少部分地在所述凹部中安置在顶部部分的顶表面上(例如，其中所述一个或多个可移除重物的大小和形状被设计成使得当安置在顶部部分的顶表面上时，所述一个或多个孔中的至少一者保持未被覆盖)。
[0073]
在一些实施方案中，工具由注模塑料制成。在一些实施方案中，所述工具包括金属。
[0074]
在一些方面，一种稳定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]以使用成像系统进行成像的方法包括：将样本安置在透明的成像窗口上，使得用户能够在成像期间访问所述样本；用重塑工具对样本进行重塑；将重塑工具夹的一部分搁置在成像系统的上部工作表面上，使得样本在成像期间保持重塑；以及在样本保持重塑的同时对样本进行成像。
[0075]
在一些方面，一种使用微型光学元件阵列(例如，以减少的样本运动伪影)对样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]进行成像的方法包括基于将被解析的样本的一个或多个特征(例如，样本中的细胞、细胞的核或细胞的胞器)而选择成像时间和成像分辨率。所述成像时间可以是5秒到30秒，并且任选地，所述成像分辨率可以是10μm到2μm。所述方法还可包括部分地通过按照扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地)采集样本的图像。所述扫描图案可具有与所述阵列中的微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。在一些实施方案中，基于成像分辨率来选择成像时间。在
一些实施方案中，基于成像时间来选择成像分辨率。在一些实施方案中，成像时间不超过10秒并且成像分辨率是5μm或更好。在一些实施方案中，所述方法包括进一步至少部分地基于样本的材料来选择成像时间和成像分辨率。在一些实施方案中，成像时间(t)与图像分辨率(r)的比率q不小于1且不超过5(1≤q≤5)(例如，2≤q≤5)。
[0076]
在一些方面，一种使用包括微型光学元件阵列的成像系统对样本进行成像的方法包括：在一段时间内(例如，自动地)采集部分图像数据；确定所述部分图像数据在所述一段时间内的变化；基于所述部分图像数据的所述变化而确定在所述一段时间期间已经发生不超过预定量的样本运动；以及在确定在所述一段时间期间已经发生不超过预定量的样本运动之后(例如，自动地)采集样本的整个图像，其中整个图像对应于样本的比对应于部分图像数据的区域更大的区域。
[0077]
在一些实施方案中，所述部分图像数据包括对应于从样本收集的反向发射光的强度数据。在一些实施方案中，采集部分图像数据包括部分地通过按照第一测试扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地)采集样本的一个或多个测试图像，其中所述第一测试扫描图案具有比微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积小的面积。在一些实施方案中，所述一个或多个测试图像包括在不同时间采集的两个或多个测试图像，并且确定部分图像数据在一段时间内的变化包括比较所述两个或多个测试图像(例如，通过比较其中的强度数据)。在一些实施方案中，强度数据对应于一个或多个单像素(例如，仅一个单像素)(例如，来自多个图块中的每一者的单像素)(例如，一个或多个图块内的孤立单像素)的强度数据。在一些实施方案中，确定在所述一段时间期间是否已经发生样本运动包括确定运动指数或稳定指数是否超过预定阈值。在一些实施方案中，一旦成像系统已经确定在所述一段时间期间已经发生不超过预定量的样本运动，成像系统就自动地采集整个图像。
[0078]
在一些实施方案中，所述方法包括经由由成像系统提供的图形用户界面向用户呈现在所述一段时间期间已经发生不超过预定量的样本运动的指示符(例如，图形、文本和/或声音)。在一些实施方案中，所述指示符是图形(例如，颜色和/或符号)或文本(例如，值和/或量度)。在一些实施方案中，所述指示符表示所有样本(例如，基于表示所有样本的单个标量)(例如，从多个图块的数据中导出，每个图块对应于阵列中的不同微型光学元件)。在一些实施方案中，所述指示符实时更新。在一些实施方案中，在图形用户界面中呈现指示符之后或之时在接收到来自用户的开始成像输入之后，自动地采集整个图像。在一些实施方案中，确定已经发生不超过预定量的样本运动是基于来自多个图块的部分图像数据，每个图块对应于阵列中的不同微型光学元件。在一些实施方案中，确定已经发生不超过预定量的样本运动是基于来自多个图块的部分图像数据的平均值，每个图块对应于阵列中的不同微型光学元件。在一些实施方案中，使用不小于1且不超过5的成像时间(t)与图像分辨率(r)的比率q((1≤q≤5)(例如，2≤q≤5))采集整个图像。
[0079]
在一些方面，一种检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的方法包括：由计算装置的处理器接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域；以及由所述处理器至少部分地基于运动指数(mαβ)来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)(例如，其中在m
αβ
》2.75的情况下确定已经发生样本运动)。
[0080]
在一些方面，一种检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的方法包括：由计算装置的处理器接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域；以及由所述处理器至少部分地基于运动指数(m
yz
)来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)(例如，其中在m
yz
》2.75的情况下确定已经发生样本运动)。
[0081]
在一些方面，一种检测在图像采集期间是否已经发生样本运动的方法包括：由计算装置的处理器接收包括像素图块的图像，所述图块中的每一者对应于在采集图像时由微型光学元件阵列中的微型光学元件扫描的区域；以及由所述处理器至少部分地基于相邻行中的第一对相邻像素中的相邻像素之间的强度差与同一行中的第二对相邻像素中的相邻像素之间的强度差的比较来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，所述第一对中的像素中的一者是所述第二对中的像素中的一者。
[0082]
在一些方面，一种确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前已经自稳定)的方法包括：(例如，自动地)采集样本的第一测试图像(例如，部分地通过按照第一测试扫描图案扫描微型光学元件阵列，其中所述第一测试扫描图案具有比微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积小的面积)；在延迟期之后(例如，并且在不操纵样本的情况下)，(例如，自动地)采集样本的第二测试图像(例如，部分地通过按照第二测试扫描图案扫描阵列，其中所述第二测试扫描图案在大小上对应于所述第一测试扫描图案)；以及由计算装置的处理器至少部分地通过确定稳定指数s(t
2-t1)来确定是否已经发生样本运动。
[0083]
在一些方面，一种确定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)]是否已经移动(例如，在成像之前已经自稳定)的方法包括：(例如，自动地)采集样本的第一测试图像(例如，部分地通过按照第一测试扫描图案扫描微型光学元件阵列，其中所述第一测试扫描图案具有比微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积小的面积)；在延迟期之后(例如，并且在不操纵样本的情况下)，(例如，自动地)采集样本的第二测试图像(例如，部分地通过按照第二测试扫描图案扫描阵列，其中所述第二测试扫描图案在大小上对应于所述第一测试扫描图案)；以及由计算装置的处理器至少部分地通过比较来自所述第一测试图像和所述第二测试图像的对应的一对或多对像素来确定是否已经发生样本运动。
[0084]
在本说明书中(包括在此发明内容部分中)描述的特征中的任何两个或更多个特征可组合以形成在本说明书中未具体(例如，明确地)描述的实现方式。
[0085]
定义
[0086]
为了更容易理解本公开，下面定义在本文使用的特定术语。可能在整个说明书中阐述了以下术语和其他术语的额外定义。
[0087]
在本技术中，除非另有说明，否则"或"的使用是指"和/或"。如在本技术中使用的，术语“包括(comprise)”和所述术语的变体，诸如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”无意排除其他添加剂、组分、整数或步骤。如在本技术中使用的，术语“约(about)”和“大约(approximately)”用作等同物。在本技术中使用的带有或不带有约/大约的任何数字打算涵盖相关领域中的技术人员了解的任何正常波动。在某些实施方案中，术语“大约”或“约”是指落在所陈述的参考值在任一方向(大于或小于)上的10％、9％、8％、
7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％或更小之内的值范围，除非另外陈述或另外从上下文显而易见(除了此类数字将超过可能值的100％的情况)。
[0088]
图像：如本文所用，术语“图像”，例如，如在被切除的组织(或其他样本)的二维或三维图像中，包括任何视觉表示，诸如照片、视频帧、流视频，以及照片、视频帧或流视频的任何电子、数字或数学模拟。在某些实施方案中，本文描述的任何系统或设备包括用于显示图像或由处理器产生的任何其他结果的显示器。在某些实施方案中，本文描述的任何方法包括用于显示图像或由所述方法产生的任何其他结果的步骤。在某些实施方案中，本文描述的任何系统或设备将图像输出到远程接收装置[例如，云服务器、远程监视器或医院信息系统(例如，图片存档和通信系统(pacs))]或输出到可连接到所述系统或所述设备的外部存储装置。在一些实施方案中，使用荧光成像系统、冷光成像系统和/或反射成像系统产生图像。在一些实施方案中，图像是二维(2d)图像。在一些实施方案中，图像是三维(3d)图像。在一些实施方案中，图像是重建图像。在一些实施方案中，图像是共焦图像。图像(例如，3d图像)可以是单个图像或一组图像。在一些实施方案中，通过图像(例如，整个图像或测试图像)中的一个或多个样本运动伪影的存在来反映是否已经发生样本运动。所述一个或多个样本运动伪影可以是能够通过由成像系统执行的图像处理来检测的。在一些实施方案中，确定是否存在一个或多个样本运动伪影确定(例如，决定)是否已经发生样本运动。
[0089]
用户：如本文所用，用户是使用本文公开的成像系统的任何人。用户可以是(例如)但不限于外科医生、外科工作人员(例如，手术室中的护士或医务人员)、实验室技术人员、科学家或病理学家。应理解，当动作被描述为由外科医生执行时，在一些实施方案中，不是外科医生的用户执行等同的功能。
附图说明
[0090]
专利或申请文件包含至少一幅彩色绘图。专利局将在请求并支付必要的费用之后提供本专利或专利申请出版物的彩色附图副本。
[0091]
本文呈现附图仅用于说明目的，而非用于限制。通过参考以下结合附图进行的描述，本公开的前述和其他目标、方面、特征和优点将变得更加显而易见并且可更好理解，在附图中：
[0092]
图1a和图1b是表示根据本公开的说明性实施方案的包括安置在方形点阵中的微透镜阵列的说明性矩形光学芯片的平面图；
[0093]
图1c是根据本公开的说明性实施方案的在图1a和图1b中绘示的光学芯片的一部分的横截面；
[0094]
图2a是根据本公开的说明性实施方案的示出组织样本的照明的说明性成像系统的示意图；
[0095]
图2b是根据本公开的说明性实施方案的示出检测器对来自样本的反向发射光的检测的根据图2a的说明性成像系统的示意图；
[0096]
图3是绘示根据本公开的说明性实施方案的用于物镜(例如，微型光学元件阵列中的微型光学元件)的常规双向扫描图案的示意图；以及
[0097]
图4是由成像系统采集的图像，其中在采集期间未发生明显的样本运动；
[0098]
图5是由成像系统采集的图像，其中在采集期间发生了一些样本运动；
[0099]
图6是由成像系统采集的图像，其中在采集期间发生了相对大量的样本运动；
[0100]
图7是示出根据本公开的说明性实施方案的用以减轻样本运动伪影的在图像分辨率和图像时间之间的代表性优化的曲线图；
[0101]
图8绘示了根据本公开的说明性实施方案的向外螺旋扫描图案；
[0102]
图9绘示了根据本公开的说明性实施方案的向内螺旋扫描图案；
[0103]
图10绘示了根据本公开的说明性实施方案的向内双向交替行扫描图案，其中第一行是顶部行；
[0104]
图11绘示了根据本公开的说明性实施方案的向外双向交替行扫描图案，其中第一行是中间行；
[0105]
图12是根据本公开的说明性实施方案的常规光栅扫描图案(顶部)与向外螺旋扫描图案(中间)和向内螺旋扫描图案(底部)的比较；
[0106]
图13绘示了根据本公开的说明性实施方案的常规双向光栅扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0107]
图14绘示了根据本公开的说明性实施方案的常规单向光栅扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0108]
图15绘示了根据本公开的说明性实施方案的向外螺旋扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0109]
图16绘示了根据本公开的说明性实施方案的向内螺旋扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0110]
图17绘示了根据本公开的说明性实施方案的开始于中间行的向外双向交替行扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0111]
图18绘示了根据本公开的说明性实施方案的开始于底部行的向内双向交替行扫描图案中的各个点的相对采集时间；
[0112]
图19是根据本公开的说明性实施方案的用于确定在图像采集期间是否发生样本运动的方法的过程图；
[0113]
图20绘示了根据本公开的说明性实施方案的与周边像素(即沿着图块边缘)相邻的像素，包括相邻图块中的像素；
[0114]
图21a-e绘示了根据本公开的说明性实施方案的基于将图块的周边像素与图块的内部像素进行比较来确定在成像期间是否已经发生样本运动的方法；
[0115]
图22a-b绘示了根据本公开的说明性实施方案的测试扫描图案与用于采集整个图像的扫描图案中的位置之间的比较；
[0116]
图23是根据本公开的说明性实施方案的用于确定样本是否已经移动的方法的过程图；
[0117]
图24a-b是根据本公开的说明性实施方案的用于确定样本是否已经移动的方法的过程图；
[0118]
图25是根据本公开的说明性实施方案的成像系统的图像；
[0119]
图26是根据本公开的说明性实施方案的重塑样本并对重塑样本进行成像的方法的过程图；
[0120]
图27是根据本公开的说明性实施方案的夹具的图解；
[0121]
图28a-c是根据本公开的说明性实施方案的可在夹具的夹持构件上使用的罗纹式样的图解；
[0122]
图29是根据本公开的说明性实施方案的夹具的图解；
[0123]
图30是根据本公开的说明性实施方案的重塑工具的图解；
[0124]
图31是根据本公开的说明性实施方案的夹具的图解；
[0125]
图32是根据本公开的说明性实施方案的样本平整工具的示意图；
[0126]
图33是根据本公开的说明性实施方案的样本平整工具的示意图；
[0127]
图34是根据本公开的说明性实施方案的夹具的图解；
[0128]
图35是根据本公开的说明性实施方案的样本平整工具的示意图；
[0129]
图36是根据本公开的说明性实施方案的具有凹夹持构件的重塑工具的横截面；
[0130]
图37是根据本公开的说明性实施方案的具有横截面不同的孔口的重塑工具的横截面；
[0131]
图38是根据本公开的说明性实施方案的具有凹夹持构件的重塑工具的示意图；
[0132]
图39是根据本公开的说明性实施方案的用于在本文描述的方法和系统中使用的示例性网络环境的框图；
[0133]
图40是用于在本公开的说明性实施方案中使用的示例性计算装置和示例性移动计算装置的框图；
[0134]
图41绘示了根据本公开的说明性实施方案的基于比较位于图块边界的两侧上的多对相邻像素之间的强度差来确定在成像期间是否已经发生样本运动的方法；
[0135]
图42a-d呈现了根据本公开的说明性实施方案的由成像系统采集的示例性图像，其中在采集期间发生了不同水平的样本运动；
[0136]
图43绘示了根据本公开的说明性实施方案的向外单向交替行扫描图案，其中第一行是中间行；
[0137]
图44绘示了根据本公开的说明性实施方案的向内单向交替行扫描图案，其中第一行是顶部行；
[0138]
图45绘示了根据本公开的说明性实施方案的用以基于比较属于在不同时刻采集的测试扫描的对应的多对像素的强度来确定样本是否已经自稳定的方法；
[0139]
图46绘示了根据本公开的说明性实施方案的用以基于将属于在不同时刻采集的测试扫描的对应的多对像素的强度与属于同一测试扫描的多对相邻像素的强度进行比较来确定样本是否已经自稳定的方法；
[0140]
图47a-b绘示了根据本公开的说明性实施方案的稳定指数和对应的运动指数的示例性表示；
[0141]
图48是根据本公开的说明性实施方案的用于确定样本是否已经移动的方法的过程图；以及
[0142]
图49是根据本公开的说明性实施方案的用于确定样本是否已经移动的过程图。
具体实施方式
[0143]
预期本公开的系统、装置、方法和过程涵盖使用来自本文描述的实施方案的信息而形成的变化和改编。本文描述的系统、装置、方法和过程的改编和/或修改可由相关领域
的普通技术人员执行。
[0144]
在整个说明书中，在物品、装置和系统被描述为具有、包含或包括特定组分的情况下，或者在过程和方法被描述为具有、包含或包括特定方法步骤的情况下，可预期存在实质上由所叙述的组分组成或者由所叙述的组分组成的根据本公开的某些实施方案的物品、装置和系统，并且存在实质上由所叙述的处理步骤组成或者由所叙述的处理步骤组成的根据本公开的某些实施方案的过程和方法。
[0145]
应理解，步骤的次序或用于执行特定动作的次序并不重要，只要不失去可操作性即可，或除非另外明确或含蓄地陈述。另外，可同时地进行两个或更多个步骤或动作。
[0146]
提供标题是为了方便读者，而无意限制所要求保护的主题。如本领域技术人员将清楚，来自一个标题下的实现方式或其部分可与来自另一标题下的实现方式或其部分一起使用或应用于所述实现方式或其部分。
[0147]
本公开尤其提供了可减少或消除由于在成像期间发生的样本运动而原本可能存在于图像中的图像伪影的系统和方法。样本可能在成像期间暴露于用户(例如，在开放式顶部架构中)，例如，安置在安置在成像系统的透明成像窗口上的开放式样本盘上。此类样本可能够在成像期间移动。例如，某些生物样本，诸如被切除的组织样本，可能会在采集图像的一段时间期间松弛。例如，当成像系统使用并行扫描方法时，可能会出现成像伪影，所述成像系统诸如包括用于对样本进行成像的微型光学元件阵列的成像系统。在此示例中，样本运动可能导致图像中在对应于阵列中的不同微型光学元件的区域之间的一个或多个边界处的不连续性(例如，明显的线)。
[0148]
微型光学元件阵列和成像系统的示例
[0149]
在一些实施方案中，用于成像的成像系统包括微型光学元件阵列，所述微型光学元件阵列可包括折射透镜、菲涅耳波带片、反射物镜和梯度折射率(grin)透镜中的一者或多者。可在成像期间例如通过包括致动器的扫描级按照扫描图案扫描微型光学元件阵列。扫描图案可具有与微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的大小相对应的大小(例如，是大致相等大小的正方形)。以这种方式，微型光学元件阵列中的每个微型光学元件可扫描与其单位单元相对应的区域，以产生大小与微型光学元件阵列相对应的图像(例如，具有相同数量级的大小)。扫描图案可包括在成像期间循序地移动到的一系列顺序位置(例如，安置在阵列中，诸如规则阵列)。限定扫描图案的顺序位置阵列一般可以是m x n阵列，其中m＝n或m≠n。可通过微型光学元件阵列在一系列(例如，阵列)中的顺序位置的子集(例如，全部)处向样本提供照明光。例如，当成像系统是诸如共聚焦显微镜的荧光显微镜时，可使用微型光学元件阵列在一系列(例如，阵列)中的顺序位置的子集(例如，全部)处从样本收集反向发射光。
[0150]
在一些实施方案中，成像系统安置在手术室中并且在外科手术(例如，诊断程序或对诊断出的疾病的治疗)期间使用。在一些实施方案中，在术中使用系统和/或执行方法。
[0151]
微型光学元件阵列可安置在光学芯片的表面上。例如，微型光学元件可安置在光学芯片的基板的表面上。在一些实施方案中，光学芯片包括微型光学元件阵列，所述微型光学元件阵列围绕阵列的外围附接到固持器(例如，不安置在基板上)。通常，光学芯片的外周边可具有任何形状。在一些实施方案中，光学芯片是矩形(例如，正方形或非正方形)。例如，在一些实施方案中，微型光学元件阵列与光学芯片的基板是一体的。微型光学元件阵列可
以是非集成的，而是附接到光学芯片的基板。微型光学元件阵列可包括至少25,000个微透镜(例如，具有在200μm与300μm之间的曲率半径(roc)。可在光学芯片上在阵列中的微型光学元件之间提供吸收层和/或反射层(例如，用作孔口)。光学芯片可由熔融石英制成。微型光学元件可以规则阵列布置在光学芯片(例如，方形点阵)上。在一些实施方案中，微型光学元件阵列具有100μm到500μm(例如，200μm到300μm)的间距。在一些实施方案中，光学芯片具有微型光学元件的非规则阵列，例如，在x方向和y方向上具有不同的间距。在一些实施方案中，光学芯片具有用于高分辨率成像和更有效的背景抑制的高数值孔径。
[0152]
在一些实施方案中，微型光学元件阵列不是光学芯片的零件。例如，在一些实施方案中，微型光学元件阵列是离散物镜的阵列，其例如安装在固定的相对位置(例如，彼此安装或安装到物理支撑件上)。
[0153]
在一些实施方案中，微型光学元件阵列是规则阵列，并且阵列中的微型光学元件在第一方向上的间距等于阵列中的微型光学元件在垂直于所述第一方向的第二方向上的间距。例如，微型光学元件可布置成方形点阵。在一些实施方案中，微型光学元件阵列的每个微型光学元件都具有至少一个凸表面。例如，每个微型光学元件可以是平凸透镜或双凸透镜。每个微型光学元件的凸表面可具有通过旋转圆锥截面的获得的形状(例如，具有在200μm与300μm之间的曲率半径)。在一些实施方案中，微型光学元件阵列中的每个微型光学元件将光聚焦到小于阵列的间距(例如，间距)的区域(点)上。在一些实施方案中，微型光学元件阵列中的微型光学元件共同聚焦到共同焦平面上。例如，微型光学元件阵列的每个元件可聚焦到共同焦平面上的单个点上。
[0154]
图1a和图1b示意性地绘示了说明性光学芯片100的两个视图，所述光学芯片包括微型光学元件阵列102，所述光学芯片可用于本文公开的系统中和/或执行本文公开的方法。图1a示出了整个光学芯片100的平面图(在图5a中没有示出单独的微型光学元件和任选的反射层/吸收层)。光学芯片100具有拥有尺寸w和l的矩形横截面(即，其中w≠l)。在一些实施方案中，w＝l。光学芯片100具有高平行度，其中光学芯片100的边缘具有优于约
±
0.250mrad(例如，不超过或约
±
0.125mrad)的平行度。图5b示出了包括微型光学元件阵列102的一部分的光学芯片100的一部分。安置在光学芯片100的表面上的微型光学元件阵列可包括至少1,000个微型光学元件、至少5,000个微型光学元件、至少10,000个微型光学元件、至少20,000个微型光学元件、至少30,000个微型光学元件，至少50,000个微型光学元件，至少60,000个微型光学元件，或至少100,000个微型光学元件。微型光学元件阵列102相对于光学芯片100的边缘高度平行。阵列102相对于光学芯片的边缘具有优于约
±
0.250mrad(例如，不超过或约
±
0.125mrad)的平行度。阵列102是规则阵列。在一些实施方案中，微型光学元件阵列是非规则的。虚线框112a示出了阵列102中的微型光学元件的单位单元的示例。虚线框112b示出了以不同于虚线框112a的原点绘制的阵列102中的微型光学元件的单位单元的示例。一般来说，对原点的选择是任意的。阵列102的每个微型光学元件中的十字准线指示微型光学元件的相应中心。
[0155]
图1c示出了说明性光学芯片100的一部分的横截面图。光学芯片100包括基板106和微型光学元件阵列。每个微型光学元件102是凸微透镜。凸微透镜102与基板106是一体的，使得基板106和微透镜102一起是一种连续材料。例如，它们可在制造期间同时形成。如图所示，可将光学芯片100的厚度(h)取为微型光学元件的顶部与基板的相对表面之间的距
离。光学芯片的厚度可小于2.0mm(例如，小于1.5mm或约1.5mm)。光学芯片可具有小于20μm(例如，小于15μm、小于10μm或小于5μm)的总厚度变化和/或总平坦度偏差。光学芯片100涂覆有铬反射层104。反射层104安置在微型光学元件102之间的透镜间区域中。应理解，如图1a和图1b中所示，安置在透镜间区域中的反射层可部分地延伸到在透镜周边附近的一个或多个透镜上。如果反射层104部分地在微型光学元件的周边附近的微型光学元件上延伸，则微型光学元件直径110大于由反射层104形成的反射层孔口108。
[0156]
图2a是说明性成像系统200的示意图，示出了在照射组织样本期间说明性系统的光学器件的行为。成像系统200可包括本文陈述的特征和/或可用于执行本文公开的方法。图2b是示意性说明性成像系统200，示出了检测器对来自样本的反向发射光的检测。现在参考图2a，提供波长在450nm与490nm之间的光的激光器218向聚焦透镜216提供照明束。所述照明束通过聚焦透镜216和第一孔口214，然后被二向色镜214引导。所述二向色镜将照明束反射到准直透镜202上。照明束被准直透镜202准直，并且准直后的照明束传播到光学芯片222。光学芯片包括微型光学元件阵列。微型光学元件阵列中的微型光学元件可以是折射透镜、菲涅耳波带片、反射物镜、grin透镜或微透镜。在某些实施方案中，光学芯片包括折射微透镜阵列。微型光学元件将来自准直后的照明束的光通过成像窗口聚焦到样本上。在这种情况下，样本228被安置在一次性样本固持器226上，所述一次性样本固持器被直接安装到成像窗口224上。在一些实施方案中，在成像期间将样本安置在成像窗口上(例如，安置在样本盘上)(例如，不接触成像窗口)。在一些实施方案中，不存在样本固持器226并且在成像期间样本被直接安装在透明成像窗口上。使用样本盘可减少或消除在更换样本时清洁(例如，消毒)透明成像窗口的需要。图25示出了安装在透明成像窗口2502上的样本盘2504，其中样本2520安置在所述透明成像窗口中，作为可与样本盘2502一起使用和/或与所述样本盘一起使用的成像系统2500的示例。可类似地修改或设计成像系统200。
[0157]
再次参考图2a，光学芯片222连接到扫描级220的支撑件。扫描级220在成像期间使用连接到支撑件的控制器和致动器沿着扫描图案移动光学芯片222。光学芯片222的每个微型光学元件在样本上或样本中的共同聚焦(成像)平面上的成像期间从样本上或样本中的准直后的照明束产生光的紧密焦点(例如，小光点)。
[0158]
图2b是说明性成像系统200的示意图，示出了在图2a中示出的光学器件在检测期间的行为。来自通过光学芯片222中的微型光学元件阵列聚焦到样本228上的准直后的照明束的光在样本228中产生光(例如，荧光或冷光)，所述光通过成像窗口224朝向光学芯片222反向发射。然后，反向发射光被光学芯片222中的阵列中的微型光学元件收集并被引导向检测器212。反向发射光通过二向色镜204，因为所述反向发射光在所述镜的透射带内。然后，反向发射光通过第二孔口206并被成像透镜208准直。准直后的反向发射光通过发射滤光片210，并且然后到检测器212上。检测器212是cmos相机，其包括检测器元件阵列(例如，相机中的像素)，每个检测器元件接收来自光学芯片222中的光学元件阵列中的微型光学器件的反向发射光。不透明的外壳可安置在穿过滤光片210的反向发射光的光学路径周围，以便阻挡环境(例如，杂散)光入射在检测器212上。
[0159]
成像系统可用于对在外科手术(例如，癌症外科手术)期间切除的新鲜组织的手术室成像。在一些实施方案中，成像系统可操作以在少于10分钟(例如，少于5分钟、少于3分钟或少于2分钟)内对样本的一部分进行成像。在一些实施方案中，系统可操作以在少于2分钟
(例如，少于90秒或少于1分钟)内对样本的一部分进行成像。在一些实施方案中，样本的所述部分具有至少10cm2(例如，至少12cm2、至少15cm2或至少17cm2)的面积。在一些实施方案中，样本的体积不超过10cm x 10cm x 10cm，并且所述系统被配置为在不超过45分钟(例如，不超过30分钟)的成像时间内对样本的整个外表面进行成像。
[0160]
在美国专利号10,094,784和10,539,776中讨论了可根据本公开的某些实施方案使用(例如，执行)的成像系统，所述成像系统中的每一者在此以全文引用的方式并入本文。可在本公开的某些实施方案中使用的样本盘在2018年9月28日提交的美国专利申请号16/146,518中进行了讨论，所述申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。样本可在成像之前被染色。例如，可使用在2020年3月2日提交的美国临时专利申请号16/806,555中公开的染色剂溶液对样本进行染色，所述申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。
[0161]
并行成像系统中的成像伪影来源
[0162]
用于采集图像的成像系统可以是并行成像系统。例如，成像系统可在成像时同时从所有图块采集像素。例如，物镜可以是微型光学元件阵列中的微型光学元件。用这种成像系统对移动样本进行成像还可能会产生包含样本运动伪影的图像，例如在使用常规的光栅扫描的情况下，所述样本运动伪影将表现为图块之间的不连续性。
[0163]
图3示出了常规的双向光栅扫描图案，所述常规的双向光栅扫描图案由与单物镜或并行成像系统一起使用的顺序位置阵列限定。在图3中示出的扫描图案对应于在由并行成像系统的微型光学元件阵列中的单个微型光学元件进行的扫描期间形成的物理图案。因此，每个微型光学元件将遵循相同的扫描图案，但在不同的物理位置。由于光栅扫描图案的性质，存在快扫描轴和慢扫描轴。图3的扫描图案是沿着快扫描轴和慢扫描轴的等距离的m x n扫描步长的双向光栅扫描图案。假设系统每一步都花费dt时间，无论方向如何，沿着快扫描轴完成一行扫描将花费m x dt的时间。沿着快扫描轴的两个图块(在图3中，两个水平相邻的图块)之间的时间差是大约m x dt。然而，完成对扫描区域的完整扫描将花费m x n x dt的时间。沿着慢轴的两个图块之间的时间差因此是大约m x n x dt(在图3中，两个竖直相邻的图块)。因此，水平边缘行之间的时间差显著大于竖直边缘之间的时间差。
[0164]
对于在并行成像系统中使用的双向光栅扫描，如图3中所示，甚至在成像期间样本确实稍微移动时，如果m x dt与样本移动相当于或大于一个扫描步骤的距离所花费的时间相比充分小，则在沿着快扫描轴的图块上可能几乎不存在不连续性(样本运动伪影)。例如，与被切除的乳房肿块样本移动约2微米的距离所花费的时间相比，m＝125以及dt＝2ms可充分小。例如，虽然图4至图6示出了来自沿着慢轴的样本运动的不同程度的伪影，但沿着快扫描轴(即，在任何两个水平相邻的图块之间)没有观察到样本运动伪影。图4至图6示出了大小为约4mm x 2mm并且包括16x8个图块的阵列(例如，其中通过扫描包括16x8个微型光学元件的阵列而形成)的图像。
[0165]
仍然参考图3，与样本移动相当于或大于一个扫描步骤的距离所花费的时间相比，m x n x dt更可能相对大。例如，如果m＝125以及dt＝2ms，则成像系统可在约31.25秒内完成成像。在这样的成像设置中，如果由于松弛或由于因其自身重量而引起的运动，样本在约30秒内移动显著小于10微米，则在相邻图块之间(即，在任何两个竖直相邻的图块之间)沿着慢扫描轴可观察不到不连续性(参看图4)。在这样的成像设置中，如果由于松弛或由于因其自身重量而引起的运动，样本在约30秒内移动约10微米，则在两个相邻图块的边界上沿
着慢扫描轴可观察到中等的不连续性(参看图5)。在这样的成像设置中，如果由于松弛或由于因其自身重量而引起的运动，样本在约30秒内移动约100微米，则在两个相邻图块的边界上沿着慢扫描轴可观察到较大的不连续性(参看图6)。使用不同于图3的常规双向光栅扫描图案的不同扫描图案可减少或消除在图5和图6中观察到的不连续性，甚至当样本在成像期间移动相当大时也可以(参看下面的“扫描图案”部分)。
[0166]
优化的成像时间和分辨率
[0167]
一般来说，使用成像系统对样本进行成像的时间越长，系统对样本运动伪影将越敏感，因为样本将在较长的成像采集时间期间比较短的成像采集时间移动得更多(按绝对值)。一般来说，在成像系统中使用的分辨率越精细，将出现更多可见的样本运动伪影(例如，将显得更清晰)。在成像期间，在小于系统针对特定图像选择的分辨率的距离上的样本运动将是不明显的。对于给定的分辨率，成像时间越短，且因此样本运动量越短，可见的运动伪影将越少。对于给定的成像时间，且因此对于给定的样本运动量，图像分辨率越好，可见的运动伪影将越多。在实践中，成像系统可能不具有对分辨率和成像时间的任何组合的访问权。对于典型的点扫描成像系统，分辨率与成像时间之间的关系是二次方的：将分辨率提高2倍会使成像时间增加4倍。因此，成像时间和分辨率的一些组合更适合于防止观察到图像中的样本运动伪影。例如，在对组织样本(例如，在手术期间切除的新鲜组织样本)进行成像时，30秒的成像时间和2微米的图像分辨率将常常导致基于典型成像的图像中的样本运动伪影。相反，5秒的成像时间和10微米的图像分辨率将几乎不会导致图像中的样本运动伪影。容易产生样本运动伪影的成像时间和分辨率的组合与不易于产生运动伪影的那些组合之间没有明显的界限，但上面提到的组合一般代表对于某些类型的样本可接受的组合的界限。
[0168]
当然，不同的样本(例如，不同性质的样本、由不同组织制成的样本、或不同形状的样本)可能具有不同的运动特性。例如，柔性(或所谓的“软”)组织(例如，乳房肿块)可能比刚性(或所谓的“硬”)组织(例如，骨骼)具有更长的特征松弛时间。成像时间和分辨率之间的最佳优化将尤其取决于应用(例如，希望在图像中看到哪些特征)、样本类型(例如，材料、大小和/或重量)，以及成像系统特性(例如，微型光学元件阵列的特性)。
[0169]
在一些实施方案中，在2μm和10μm的图像分辨率之间存在“甜”区域，这允许对样本中的细胞和细胞核进行成像，同时允许以低于30秒的成像时间进行操作的可能性。对于10微米分辨率就足够的应用，成像时间为5秒的成像系统在许多情况下将没有样本运动伪影。对于需要更高分辨率的应用，将成像时间减小到10秒的成像时间以下以及5微米或更高分辨率的图像将是图像信息内容与样本运动伪影之间的良好折衷。与分辨率为2μm且成像时间为30秒的图像相比，分辨率为2.5μm且成像时间为19秒左右的图像将表现出显著更少的运动伪影。与分辨率为2μm且成像时间为30秒的图像相比，分辨率为4μm且成像时间为7.5秒左右的图像在运动伪影量值方面将好数倍(例如，至少4倍)。参看在视觉上描绘成像分辨率与成像时间之间的优化的曲线图的图7。
[0170]
本公开认识到，在利用成像系统(例如，利用使用例如微型光学元件阵列的并行成像系统)进行成像的一些实施方案中，减小成像时间(以秒为单位)与图像分辨率(r)(以μm为单位)的比率(q＝t/r)减小了图像中的运动伪影的数量和幅度。在对新鲜组织样本(例如，在手术期间切除的新鲜乳房组织样本)进行成像时，比率q《1提供了以下合理的保证：图
像很少会出现用户能够发现的运动伪影，并且观察到的运动伪影不会实质性地影响用户对图像的理解(为此目的，将此类伪影称为“微小”运动伪影)。比率1《q《2可能会导致存在一些微小运动伪影，并且很少存在会被熟练用户认为使图像的理解复杂化的运动伪影(为此目的，此类伪影被称为“重大”运动伪影)。比率2《q《5可能会导致存在许多微小运动伪影、一些重大运动伪影并且很少存在可能会不利地影响图像理解的运动伪影(例如，使得难以准确地理解图像)(为此目的，此类伪影被称为“严重”运动伪影)。比率5《q《20将可能导致存在许多微小和重大运动伪影，以及一些严重运动伪影。对这些条件的概要包含在表1中。虽然较低的q比率在伪影方面更好，但它还对应于较高的成像时间，这可能比给定应用可接受的成像时间更长。因此，在一些实施方案中，由成像系统(例如，包括微型光学元件阵列)在1≤q≤5(例如，2≤q≤5)的条件下执行成像。在一些实施方案中，由成像系统在q≤5(例如，q≤2或q≤1)的条件下执行成像。在一些实施方案中，由成像系统在5≤q(例如，10≤q)的条件下采集测试图像。
[0171] 微小重大严重q《1稀少无无1《q《2一些稀少无2《q《5许多一些稀少5《q《20许多许多一些q》20许多许多许多
[0172]
表1
[0173]
在一些实施方案中，一种使用微型光学元件阵列对样本进行成像的方法包括至少部分地基于被解析的样本的一个或多个特征(例如，样本中的细胞、细胞的核或细胞的胞器)来选择成像时间和成像分辨率。在一些实施方案中，成像时间是5秒到30秒并且成像分辨率是10μm到2μm。随后，可通过按照扫描图案扫描微型光学元件阵列来(例如，自动地)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述扫描图案具有与所述阵列中的微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。所述样本可以是生物样本(例如，被切除的组织样本)(例如，被染色的生物样本)。在一些实施方案中，基于成像分辨率来选择成像时间。在一些实施方案中，基于成像时间来选择成像分辨率。在一些实施方案中，成像时间不超过10秒并且成像分辨率是5μm或更好。在一些实施方案中，进一步至少部分地基于样本的材料来选择成像时间和成像分辨率。
[0174]
扫描图案
[0175]
常规的光栅扫描(无论是双向的(例如，如在图3中)，还是单向的(例如，如在图14中))具有快扫描轴和慢扫描轴(例如，如图3中标记)。无论每个扫描点的时间步长是否恒定(例如，表示为“dt”)，针对常规光栅扫描中的最后一行位置进行数据采集的时间相对于图像的总采集时间来说非常晚。例如，如图3中所示，对于mxn阵列，在(mxn)dt处采集扫描图案中的最终位置，在(m(n-1) 1)dt处采集行中的第一位置，而在dt处采集所述图案中的第一位置，并且在mxdt处采集第一行中的最后一个位置。因此，在采集第一行与开始采集最后一行之间经过了(m(n-2) 1)dt的时间差。对于并行扫描系统(例如，包括微型光学元件阵列)，其中每个物镜(例如，微透镜)同时按照扫描图案进行扫描，在慢扫描轴方向上相邻(在图3的情况下竖直相邻)的图块将在相邻图块中采集周边(或“边界”)行之间存在较大的时间不
连续性。如果发生样本运动，特别是在样本运动相对于扫描图案大小和图像采集时间较大的情况下，相邻图块的交叉点处的图像中可能会出现较大的不连续性(例如，如图5或图6中所示)，这可能会使读取图像(例如，出于诊断目的)变得困难。即使在沿着快扫描轴方向上的相邻图块(在图3的情况下为水平相邻)的交叉点仅出现微小伪影(或根本没有)时，此类伪影也可能出现，因为相邻像素之间的采集时间差(在相邻图块中的扫描图案中的位置)可显著更小(在图3的情况下为(m-1)dt)。对于在所使用的扫描图案中具有更多扫描位置的更高分辨率扫描，图像伪影可能更显著(除非采集时间步长相应降低，否则是可能的)。
[0176]
通过使用不同的扫描图案(例如，降低周边位置的平均位置和/或更早地扫描周边位置)来扫描平行物镜(例如，微型光学元件阵列)，可减小图像的相邻图块中的周边行或列之间的采集时间差。这种减少可减少或消除由样本运动引起的(例如，对用户而言)明显的图像伪影。对于恒定时间步长(通常用于提高跨图像的强度均匀性)，扫描图案中的每对顺序位置将具有恒定的时间差dt。然而，通过倾向于使所有相邻(和/或下一个最近邻)位置更靠近在一起进行采集，样本运动可实际上
‘
隐藏’在每个图块内。轻微的不连续性(例如，强度变化)可能变得不那么明显。
[0177]
在图8至图11中给出了可用于通过减小采集时间差来减少图块边界处的不连续性的扫描图案的某些示例。图8和图9示出了两个版本的“螺旋”扫描图案，其中首先或最后采集周边位置，这取决于使用向外螺旋(图8)还是向内螺旋(图9)。也可使用具有偏移的起点或终点的螺旋。与常规的光栅扫描相比，每个螺旋中的开始位置和结束位置一起更接近。在一些实施方案中，扫描图案的开始位置和结束(或“最终”)位置相隔不超过长度的三分之二(例如，不超过二分之一)并且不超过扫描图案的宽度的三分之二(例如，不超过二分之一)。有时，样本运动会随时间减少(例如，当由松弛机制引起时)。在至少一些这样情况下，向外螺旋扫描图案(例如，起点位于扫描图案阵列的中心)特别适合于减少或消除所采集图像中的不连续性，因为当样本运动速率比开始图像采集时减小得更多时，它在最后在边缘上扫描过更大的距离。
[0178]
可用于减少采集时间差的替代性类型的扫描图案是使用“交替行”方法，其示例在图10、图11、图43和图44中说明。图10和图11绘示了双向交替行扫描图案。图43和图44绘示来单向交替行扫描图案。起始行可在内部某处(如在图11或图43中，其中中间行是起始行)或在边缘处(如在图10或图44中，其中顶行是起始行)。在图10和图44中，行从最顶行开始交替，然后是最底行，然后是第二最顶行，然后是第二最底行，等等。在图11和图43中，行从中间行开始交替，然后是下面的相邻行，然后是上面的相邻行，然后是下面下一最相邻的行，然后是上面下一最相邻的行，依此类推。因此，在一些实施方案中，不是第一行或最后一行的每一行在空间上与其时间相邻行相隔至少一个其他行。例如，在图10和图44中，所采集的第二行是空间上的底部行，并且所采集的第三行是空间上从顶部起的第二行(且因此在空间上被所采集的第四行到第十行分隔)。作为另一示例，在图11和图43中，第二采集行和第三采集行在空间上被第一采集行分隔。在一些实施方案中，扫描图案的起始位置是在内部行中，并且最终位置是在外部行中，并且任选地，每个连续的行不比紧接在前面的行更靠近内部行。有时，样本运动会随时间减少(例如，当由松弛机制引起时)。在从一个扫描行行进到下一扫描行的时间取决于两个行之间的距离的至少一些此类情况下，向外“交替行”扫描图案(例如，起始行在内部某处)特别适合于减少或消除所采集图像中的不连续性，因为当
样本运动速率比开始图像采集时减小得更多时，它在最后在边缘上扫描过更大的距离。在一些实施方案中，扫描图案的起始位置是在外部行中，并且最终位置是在内部行中，并且任选地，每个连续的行不比紧接在前面的行更远离内部行。
[0179]
通过在构成扫描图案的位置序列中使扫描图案中的更多周边位置更靠近在一起，可减少相邻图块之间的采集时间不连续性。在一些实施方案中，扫描图案的周边中的位置的至少三分之一(例如，至少二分之一，或至少四分之三)是扫描图案中的一组连续位置(例如，如图8至图11中所示)。宽度和长度可被视为垂直方向(例如，如果扫描图案是位置的矩形阵列)。这与常规的光栅扫描图案形成对比，常规的光栅扫描图案在扫描图案的周边中最多仅超过四分之一(四分之一加一)的位置是一组连续位置(参看图3)。
[0180]
图12示出了与常规的双向光栅扫描相比对在向内螺旋图案和向外螺旋图案下的相邻图块之间的采集时间差的更详细分析。在左侧，出于比较目的而提供了与中央图块相邻的图块的标签。在右侧，每个扫描图案的各个点都根据相对于扫描起始时间对所述点的采集时间进行标记，其中dt是采集时间步长。(起点被标记为t＝0，但在移动到第二位置之前，数据(例如，光)采集将经过时间dt。因此，可等效地改写标签，其中在(mn)dt而不是(mn-1)dt处采集每个扫描图案的起始位置和最终位置处的t＝dt，但时间差不会受到影响。参看图13至图16，其中在起始位置处i＝1而不是i＝0。)给出了在不同边界上在图块之间的特征时间差。因为更大的采集时间差(所有其他条件都相同)一般会导致更显著(例如，明显和/或更大)的伪影，并且仅出于说明目的，特征时间差被视为属于图块边界的任一侧上的两个不同图块(例如，分别是阵列中的微型光学元件)的相邻像素之间的最大采集时间差(扫描位置)。
[0181]
在常规的双向光栅扫描图案的情况下，在快扫描方向(在此示例中是边界2和4)上的相邻位置(或像素)的特征时间差是(m-1)dt，而在慢扫描方向(边界1和3)上的特征时间差是(mn-1)dt。对于向内螺旋扫描图案和向外螺旋扫描图案，边界1和边界3处的特征时间差是(2m n-3)dt，边界2和边界4处的特征时间差是(m 2n-5)dt。因此，对于特定边界(边界1和边界3，其中数量级为m而不是mn)，螺旋扫描图案的特征时间差明显小于常规的双向光栅扫描图案的特征时间差，而对于其他边界(边界2和边界4，其中数量级为3m(假设n≈m)而不是m)，则仅略多。因此，平均而言，它对整个周边的影响较小。(注意，“快扫描轴”和“慢扫描轴”的命名法不适用于螺旋图案。)对于向内双向交替行扫描图案和向外双向交替行扫描图案，边界1和边界3处的特征时间差是(2m-1)dt，并且边界2和边界4处的特征时间差是(m-1)dt。因此，双向交替行扫描图案的特征时间差明显小于常规的双向光栅扫描图案沿着慢扫描轴的特征时间差(对于边界1和边界3，其中数量级是m而不是mn)，并且沿着快扫描轴(对于边界2和边界4)是等同的。对于向内单向交替行扫描图案和向外单向交替行扫描图案，边界1和边界3处的特征时间差是mdt，并且边界2和边界4处的特征时间差是(m-1)dt。因此，单向交替行扫描图案的特征时间差明显小于常规的双向光栅扫描图案沿着慢扫描轴的特征时间差(对于边界1和边界3，其中数量级是m而不是mn)，并且沿着快扫描轴(对于边界2和边界4)是等同的。参看图17至图18，标记有角点的参考图。值得注意的是，在交替行示例中，没有边界比常规的光栅扫描中的相应边界具有更长的特征时间差。
[0182]
仍然参考图12，与常规光栅扫描的对应的慢扫描轴边界(边界1和边界3)相比，螺旋扫描图案的特征时间差不仅更小，而且特征时间差小于沿着慢扫描轴边界的相邻位置
(或像素)之间的最小时间差。在光栅扫描中，沿着慢扫描轴边界的相邻像素之间的最小时间差是(mn-m)dt或(mn-2m 1)dt，这取决于n是奇数还是偶数。因此，假设m≥n且m充分大(例如，》5)，常规光栅扫描沿着慢扫描轴边界的最小可能时间差是(mn-2m 1)dt，而螺旋扫描图案沿着等效边界的特征时间差(被取作最大值)是(2m n-3)dt。显然，对于充分大的m和n(例如，m≥n，m》5)，后者始终小于前者，而对于相对大的m和n(例如，m≥n，m》50)，小一个数量级以上。(对于m《5，图像分辨率常常太低而实际上不可用。)交替行示例(图10至图11以及图17至图18)的对应的特征时间差是2m-1，这甚至小于螺旋扫描图案示例的特征时间差。
[0183]
表2给出了各种示例性相对大小下的扫描图案的各种示例的最大采集时间差的概要，并与双向光栅扫描进行了比较。表2还包括最大时间差(对于慢扫描轴或等效边界)，作为图案的全扫描时间的百分比(除了以相应扫描图案内的扫描点位置差表达之外)。常规的光栅扫描图案的最大时间差在mn的量级，而螺旋和交替行扫描图案的最大时间差大致在m或n的量级。因此，螺旋和交替行示例的最大采集时间差的全扫描时间的百分比随着相对扫描图案大小的增加(位置数目的增加)而减小，而常规光栅扫描的最大采集时间差的全扫描时间的百分比随着相对的扫描图案大小的增加而实际上(略微)增加。例如，对于可用于采集样本的整个图像的扫描图案(例如，m＝n＝125或250)中的相对大的扫描位置阵列，常规扫描图案的最大时间差》99％的全扫描时间，而对于螺旋扫描图案，它《2％，对于交替行扫描图案，它《1％。因此，在使用螺旋或交替行扫描图案的情况下，来自样本运动的图像伪影将大大减少或甚至消除(例如，变得不明显)。对于扫描图案中的较小阵列(例如，m＝n＝25)，其可用于采集测试扫描图案(例如，如在下面的“用以确定样本是否已经自稳定的测试”中所使用的)，螺旋或交替行的最大时间差仍然比常规的光栅扫描小至少8倍。螺旋扫描图案的最大时间差小于全扫描时间的30％，并且交替行扫描图案的最大时间差小于全扫描时间的20％。
[0184][0185]
表2
[0186]
在双向光栅扫描中，同一图块内的相邻像素(例如，不位于图块边界两侧的像素)之间的最大时间差是(2m-1)dt。单向扫描图案(例如，单向光栅扫描图案或单向交替行扫描
图案)可能比双向扫描图案(例如，双向光栅扫描图案或双向交替行扫描图案)实施起来更加实际，因为当沿着同一方向行进时，始终采集步进点。在单向光栅扫描中，假设线返回花费时间dt，同一图块内的相邻像素(例如，不位于图块边界两侧的像素)之间的最大时间差是(m-1)dt。实际上，线返回可能要花费多于dt才能完成，但仍处于dt的数量级(例如，《10dt)。但是即使考虑到单向光栅扫描的实际线返回时间，对于在并行成像系统中使用的双向和单向光栅扫描，即使在成像期间样本确实略微移动时，同一图块内的相邻像素之间也实质上不存在不连续性(样本运动伪影)，如图4中示出。例如，与被切除的乳房肿块样本移动约2微米的距离所花费的时间相比，m＝125以及dt＝2ms可充分小。在螺旋扫描中，同一图块内的相邻像素(即，不位于图块边界两侧的像素)之间的最大时间差是(2m 2n-5)dt。在单向和双向交替行扫描中，同一图块内的相邻像素(即，不位于图块边界两侧的像素)之间的最大时间差是(2m)dt，这小于螺旋扫描，并且与双向光栅扫描相当，并且对于在并行成像系统中使用的双向和单向交替行扫描，即使样本在成像期间确实略微移动，同一图块内的相邻像素之间几乎不存在不连续性(样本运动伪影)。
[0187]
通过例如螺旋和交替行扫描图案实现的相邻图块中的相邻像素的采集之间的较低时间差反映在扫描图案的各种性质中。在一些实施方案中，相邻图块中的每对相邻像素的采集之间的时间差小于(mn-2m 1)dt，其中dt是用于扫描的时间步长。可替代地，在一些实施方案中，限定扫描图案的顺序位置阵列中的位置差不大于(mn-2m 1)。在一些实施方案中，所述时间差不超过(3m-3)dt(例如，并且m＝n)。在一些实施方案中，所述时间差不超过(2m-1)dt(例如，并且m＝n)。在一些实施方案中，微型光学元件阵列在扫描期间以及在方向改变之后移动到一系列顺序位置中的一定数目的位置，所述数目(i)始终不小于或(ii)始终不超过自从紧接在前的方向改变以来移动到的位置的数目(例如，分别以向外或向内螺旋移动)。在一些实施方案中，扫描图案中的所有周边位置的平均序列位置小于mn/2。即，在一些实施方案中，在扫描图案的周边中存在在中间位置之前比在中间位置之后出现的更多位置。在一些实施方案中，平均序列位置小于0.6*(mn/2)。在一些实施方案中，平均序列位置小于0.1*(mn/2)。
[0188]
检测图像中的样本运动
[0189]
可有利的是，成像系统在成像期间基于所采集的图像而检测到样本已经移动。此类系统可在成像期间或成像之后立即向用户告知样本运动的存在。成像系统还可向用户告知受样本运动伪影影响的区域的大小(例如，绝对的或相对于样本表面区域或相对于整个图像区域)。成像系统还可输出其已经在哪里检测到样本运动伪影的视觉表示。例如，成像系统可显示整个图像的缩略图，其中指示检测到的样本运动伪影(例如，在图像缩略图的顶部上进行颜色编码)。通过此信息，想要获得没有或基本上没有样本运动伪影的图像的用户然后可再次尝试对样本进行成像——主动或非主动地尝试进一步稳定样本并防止所述样本在成像期间的非所要的运动。
[0190]
如先前描述，并行成像系统中的常见样本运动伪影是图像中的图块边界处的不连续性(其中每个图块对应于物镜阵列(例如，微型光学元件阵列)中的相应物镜)。由于与图块中的相邻内部像素之间的强度变化相比，不同图块的相邻周边像素的强度差较大，因此不连续性常常是可见的。依据样本特性以及被成像的特征(例如，组织样本的胞器，其可能被不同地染色)，图像中的图块的相邻内部像素之间的强度变化可能在不同样本的图像中
不同，或者在不同的时间或使用不同的成像设置拍摄。然而，不管图像的图块中的相邻内部像素强度变化的特定范围如何，伪影所在的相邻图块中的相邻周边像素之间的强度变化将很可能更大。因此，可至少部分地基于相邻周边像素对(来自相邻图块)来确定在成像期间是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，将至少一对相邻周边像素之间的强度差与基于图块的内部像素的强度变化而确定的阈值进行比较，以确定在成像期间是否已经发生样本运动，所述至少一对相邻周边像素中的一个相邻周边像素来自第一图块并且一个相邻周边像素来自第二相邻图块。
[0191]
在一些实施方案中，并且参考图19和图20，一种方法包括基于包括像素图块的图像而确定在成像期间是否已经发生样本运动。所述图块可各自对应于微型光学元件阵列中的微型光学元件。在方法1900的步骤1902中，计算装置的处理器接收包括像素图块的图像。所述图块中的每一者对应于微型光学元件阵列中的微型光学元件。在一些实施方案中，每个图块的大小对应于在成像期间被扫描过的阵列中的微型光学元件的单位单元。在任选的步骤1904中，将图像归一化。例如，在一些实施方案中，通过微型光学元件阵列提供的照明束具有高斯分布，这可能导致强度在图块之间变化，使得图像归一化可减少这种变化的影响。
[0192]
在步骤1906中，处理器确定一个或多个图块中的内部像素的强度统计(例如，差、平均差、均值、中值、模式、标准偏差、变化)。例如，强度统计可以是图块中的多个(例如，所有)像素的平均强度。作为另一示例，强度统计可以是内部像素与其相邻像素中的每一者之间的例如在图块中的所有内部像素上求平均的平均强度差。(图20中的像素(i，j-1)是内部像素；像素(i，j)与像素(i，j-1)相邻。在图20中示出的每个像素对应于在使微型光学元件沿着扫描图案移动的图像采集期间的所述微型光学元件的位置。)在步骤1908中，处理器确定至少部分地基于所述强度统计而确定强度差阈值。通过这种方式，强度差阈值反映了图像的图块中的相邻内部像素之间的强度的典型变化。然后将预期相邻内部像素之间的强度差下降到低于阈值，并且其中出现样本运动伪影(例如，不连续性)的相邻图块中的相邻周边像素(例如，图20中的像素(i,j 1)和像素(i,j))之间的强度差将超过所述阈值。如果相邻图块的相邻图块边缘之间不存在伪影，则将预期跨那些边缘的相邻周边像素(例如，图20中的像素(i,j 1)和像素(i,j))之间的强度差不会超过所述阈值。
[0193]
在步骤1914中，处理器确定沿着图块边缘的相邻周边像素(例如，图20中的像素(i，j 1)和像素(i，j))之间的强度差是否超过所述阈值，以便确定是否已经发生样本运动。在一些实施方案中，仅具有大于所述阈值的强度差的一对相邻周边像素可用于确定已经发生样本运动。在一些实施方案中，使用多对相邻周边像素。
[0194]
在一些实施方案中，方法1900包括任选的步骤1910，其中处理器对相邻周边像素对的强度差或一对图块边缘的周边像素的强度求和或求平均，并且然后在与强度差阈值比较之前对总和或平均值求差。(在图20中，像素(i-1,j)、(i,j)和(i 1,j)是沿着图块b的边缘的周边像素，并且像素(i,j 1)是沿着与图块b的边缘相邻的图块a的边缘的周边像素。)
[0195]
在一些实施方案中，方法1900包括任选的步骤1912，其中将一个或多个形态算子应用于图像，之后将沿着相邻图块的相邻图块边缘的相邻像素的强度差与强度差阈值进行比较。例如，可应用(例如，一维)算子，诸如腐蚀和/或膨胀算子。在一些实施方案中，应用腐蚀算子和紧接的膨胀算子扩大了图像的相邻图块中的相邻像素之间的强度差，使得它们的
强度差相对于图像的图块中的相邻内部像素之间的强度差更大。可沿着慢扫描方向(例如，沿着具有较强的样本运动伪影的方向)应用一维形态算子。可在应用形态算子之后确定强度差阈值。
[0196]
方法1900可包括以任一次序应用的任选的步骤1910和任选的步骤1912中的一者或两者。
[0197]
在一些实施方案中，至少部分地基于图像中的至少一对相邻周边像素来确定在成像期间是否已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。所述至少一对相邻周边像素中的每一者可包括第一图块中的第一周边像素和与第一图块相邻的第二图块中的相邻第二周边像素(例如，所述至少一对相邻周边像素中的像素的强度)。在一些实施方案中，至少部分地基于第一图块的边缘中的多个第一像素的强度的平均值或总和以及与所述第一图块的边缘相邻的第二图块的边缘中的多个第二像素的强度的平均值或总和来确定在成像期间是否已经发生样本运动。例如，参考图20，可将像素(i-1,j)、(i,j)和(i 1,j)的强度的平均值与像素(i-1,j 1)、(i,j 1)和(i 1,j 1)的强度的平均值之间的差异与强度差阈值进行比较以确定是否已经发生样本运动。作为另一示例，再次参考图20，可将像素(i-1,j)、(i,j)和(i 1,j)的强度的总和与像素的强度的总和之间的差异与强度差阈值进行比较以确定是否已经发生样本运动。可使用来自图像中的多对相邻图块(例如，每个图块)的周边像素来确定是否已经发生样本运动。例如，图20仅示出了图块a和图块b，但是来自与图块a水平相邻的图块和与图块b水平相邻的图块的像素的强度差可与来自图块a和图块b的像素组合使用。
[0198]
在一些实施方案中，在确定已经发生样本运动之后自动向用户通知(例如，在一个或多个图形用户界面中)在成像期间已经发生样本运动(例如，以及样本运动量)。在一些实施方案中，在确定已经发生样本运动之后自动地采集样本的第二图像。例如，可获得样本的第一图像，可执行方法1900，并且如果确定在第一图像的成像期间已经发生样本运动，则可自动地采集第二图像。在一些实施方案中，将强度差阈值应用于图像，并且然后向用户显示所得的取阈图像。以这种方式，用户可对是否发生样本运动和/或已经发生了多少样本运动作出快速定性评估。
[0199]
可根据相邻图块边缘中的相邻周边像素对之间的绝对强度差来估计样本运动量。例如，强度差可用于确定对应于样本运动量的位移向量。在一些实施方案中，向用户(例如，在图形用户界面中)显示样本运动量。
[0200]
图21a-e绘示了基于图像中的相邻图块的图块边缘处的相邻像素对来确定在成像期间是否已经发生样本运动的另一种方法。图21a示出了具有样本运动伪影的归一化图像。图21b示出了差异图像，其中已经基于来自图21a的图像中的单像素水平移位而生成所述差异图像。图21c示出了在图21b中示出的差异图像上的强度的一维曲线图。图21c中的虚线示出了基于内部像素(簇)的强度的强度阈值，可使用所述强度阈值来确定在成像期间是否已经发生样本运动。例如，图21c的曲线图中的尖峰(像素强度)是由于相邻图块的相邻竖直图块边缘处的相邻像素之间的大强度差而出现的，并且超过了强度阈值。图21d示出了在一维(沿着竖直方向)腐蚀算子之后的差异图像，然后已经将一维膨胀算子应用于所述差异图像。图21e示出了在图21d中的经修改的差异图像上的强度的一维曲线图。图21e中的虚线示出了在已经应用形态算子之后确定的不同强度阈值。如在图21d中定性地看到且在图21e中
定量地看到，样本运动伪影(对应于图21e中的尖峰)在应用形态算子后更加明显。没有样本运动伪影的图像在一维强度曲线图(例如，类似于图21c和图21e)中将不具有明显的尖峰。在一些实施方案中，强度阈值是基于所述差异图像中的像素(例如，所有像素)(例如，内部像素)的平均强度。
[0201]
图41绘示了基于将图像中的相邻图块的图块边缘处的相邻像素对的强度与同一图块内的相邻像素对的强度进行比较来确定在成像期间是否已经发生样本运动的方法。在一些实施方案中，所述强度比较可涉及计算跨图块边缘的相邻像素之间的强度差，并将所述强度差与图块内的相邻像素之间的强度差进行比较。例如，图块边缘处的相邻像素对可能属于图块α的像素z线和图块β的像素a线，并且同一图块内的相邻像素对可能属于图块α的像素y线和像素z线。这种方法可使用图像中的相邻图块的图块边缘处的一对或多对像素以及同一图块内的一对或多对像素。例如，可使用图像中的相邻图块的图块边缘处的所有对像素z-a，并且可使用图块α内的所有对像素y-z。令i
α
(y1)是图块α的像素y1的强度值，并且i
α
(z1)是图块α的像素z1的强度值，以此类推。沿着图块α和图块β之间的边界的平均绝对强度差δext
αβ
可如下计算：
[0202]
δext
αβ
＝(1/n)*[|i
α
(z1)-i
β
(a1)| |i
α
(z2)-i
β
(a2)|
…
|i
α
(zn)-i
β
(an)|]
[0203]
类似地，沿着远离图块α与图块β之间的边界的水平段定位的1像素的平均绝对强度差δint
α
可如下计算：
[0204]
δint
α
＝(1/n)*[|i
α
(z1)-i
α
(y1)| |i
α
(z2)-i
α
(y2| ... |i
α
(zn)-i
α
(yn)|]
[0205]
并且可将图块α和图块β之间的边界的运动指数m
αβ
计算为δext
αβ
与δint
α
之间的比率：
[0206]mαβ
＝δext
αβ
/δint
α
[0207]
在以上示例中，接近1的运动指数m
αβ
指示跨图块边界的相邻像素对的强度差与图块内的相邻像素对的强度差没有显著差异。对于一些成像参数，当在成像期间没有发生样本的显著运动时，观察到低于1.5的运动指数m
αβ
(如在图42a中)，并且所得的图像可以是无缝的，或仅呈现在图像解译期间用户察觉不到或几乎察觉不到的运动伪影。当在成像期间已经发生样本的相对小的运动并导致图像呈现微小运动伪影时，观察到在1.5与2.75之间的运动指数m
αβ
(如在图42b中)，所述微小运动伪影例如为跨图块边界的不连续性，这不会实质性地影响用户对图像理解的简易度。当在成像期间已经发生样本的相对大的运动并导致图像呈现重大运动伪影时，观察到在2.75与4之间的运动指数m
αβ
(如在图42c中)，所述重大运动伪影可能会使用户烦恼，但不会实质性地影响图像解译。当在成像期间已经发生样本的相对非常大的运动并导致图像呈现严重运动伪影时，观察到高于4的运动指数m
αβ
(如在图42d中)，所述严重运动伪影可能会不利地影响图像理解(例如，样本的部分可能在图像中太过强烈失真，或从图像缺失)。在一些实施方案中，如果m
αβ
》2.75(例如，m
αβ
》2)，则(例如，自动地)确定已经发生样本运动。42a-d中的箭头指示图块边界在图中的水平位置。
[0208]
在一些实施方案中，可计算属于同一图块的相邻像素对的运动指数。例如，参考图41，可计算相邻像素对的相似运动指数，其中一对中的第一像素属于像素行y，一对中的第二像素属于像素行z。对于一些扫描图案(例如，光栅扫描图案、螺旋扫描图案、交替行扫描图案)，像素行y中的两个相邻像素之间的时间差可显著小于像素行y中的一个像素与像素行z中的相邻像素之间的时间差，并且后者可能大到足以呈现一些运动伪影。令i(y1)是像
素y1的强度值，并且i(z1)是同一图块中的像素z1的强度值，以此类推。例如，运动指数m
yz
可如下计算：
[0209]myz
＝δext
yz
/δinty[0210]
其中
[0211]
δext
yz
＝(1/(n-1))*[|i(z1)-i(y1)| |i(z2)-i(y2)|
…
|i(zn)-i(yn)|]
[0212]
并且
[0213]
δint
γ
＝(1/(n-1))*[|i(y2)-i(y1)| |i(y3)-i(y2)| ... |i(yn)-i(y
n-1
)|]
[0214]
在一些实施方案中，如果m
yz
》2.75(例如，m
yz
》2)，则(例如，自动地)确定已经发生样本运动。在一些实施方案中，可在已经完成图像采集之后使用检测图像中的样本运动的方法。在一些实施方案中，还可在图像采集期间使用检测图像中的样本运动的方法。任选地，每当在图像采集期间检测到高于预定水平的样本运动(例如，如使用运动指数确定)时，系统都可通知用户。任选地，每当在图像采集期间检测到高于预定水平的样本运动(例如，如使用运动指数确定)时，系统还可自动地终止图像采集。任选地，每当在图像采集期间检测到高于预定水平的样本运动(例如，如使用运动指数确定)时，系统还可自动地终止当前图像采集并且自动地重新启动图像采集。基于用户接收到运动指数的自动输出(例如，通过图形表示或以文本形式呈现)，用户可手动地确定重新采集图像或继续解译图像。
[0215]
确定样本是否已经自稳定的测试
[0216]
为了减少高分辨率图像中的样本运动的影响，将样本未触动地留在透明成像窗口上一段时间就可足够，这允许样本在成像窗口上自稳定。仅在样本已经达到充分稳定水平(例如，当其在采集图像所花费的时间期间的运动速率变得小于图像的分辨率时)之后开始成像过程可显著减少或甚至完全消除样本运动伪影。然而，因为影响图像质量的样本运动是在微尺度上的(例如，在数十秒内～10μm-100μm)，因此对于没有帮助的用户来说并不总是可感知的。此外，样本自稳定时期因样本而异，并且通常较大的样本比较小的样本要长。此外，一些样本运动可能对某些应用是可接受的，而相同量的运动对于其他应用可能是不可接受的。因此，定性地、半定量地或定量地确定样本运动尚未超过某一预定(例如，预选)阈值的便利测试是合意的。例如，可针对给定的样本类型(例如，材料和/或大小)凭经验或通过计算确定预定阈值。在一些实施方案中，为了检测样本对于期望的应用何时已经充分稳定，成像系统可启动稳定性测试扫描过程，比较跨预定义(例如，预选)时间间隔的所扫描的样本定位。
[0217]
样本的任何测试扫描的运行时间应比一旦样本已经自稳定后将运行以对样本进行成像的完整扫描花费更少的时间(例如，大小上更小)。在一些实施方案中，可选择自稳定测试扫描的时间间隔和其他参数以检测在成像时间上对应于约一个图像像素的运动速率。在一些实施方案中，可使用更高分辨率的测试扫描以确保当在测试扫描中没有明显的样本运动时，在完整的扫描中将没有明显的样本运动。通过使用明显更小的测试扫描大小(例如，不超过完整扫描面积的50％，或不超过25％)(例如，不超过在成像期间被扫描的微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积的50％，或不超过单位单元的面积的25％)，即使对于恒定的时间步长，更高分辨率的测试扫描仍然可比完整扫描花费更少的时间来运行。可替代地或另外，可使用更快的时间步长。在一些实施方案中，当稳定性测试扫描过程检测到连续间隔之间的样本位置没有差异时(例如，通过比较连续测试扫描)，可启
动将产生没有样本运动伪影的整个图像的成像过程。
[0218]
在高时间压力下的一些应用上下文中(例如，当在术中执行成像时)，样本可能花费相对太长的时间来稳定到运动速率在成像时间上对应于约一个图像像素的点。在此类应用上下文中，即使样本仍未完全稳定，并且在所得的图像将包含一定程度的运动伪影和运动伪影分布的情况下，启动图像采集可能是优选的。小到中等幅度的运动伪影和/或位于样本的一些区域中的运动伪影可能是可容忍的，只要它们不损害对图像的解译，并且因此不损害临床结果。然而，必须避免可能不利地影响对图像的解译和临床结果的广泛的运动伪影和/或临界幅度的运动伪影。因此，在此类应用上下文中，需要监视样本的稳定状态，以便确定启动图像采集的良好时刻，例如，样本运动已减小到应该不会不利地影响对图像的解译和因此临床结果的水平的时刻。在一些实施方案中，当稳定性测试扫描过程检测到连续间隔之间的样本位置没有差异时(例如，通过比较连续测试扫描)，可启动将产生整个图像的成像过程，其中运动伪影(如果有)应该不会不利地影响对图像的解译和因此临床结果。
[0219]
稳定测试扫描可在与之后待采集的图像相同的分辨率下并且以对应于成像时间的时间间隔进行。然而，与例如使用上述方法简单地采集图像并检测样本运动的存在相比，此类稳定性测试将不允许用户节省时间。为了节省时间，可在与之后待采集的图像相同的分辨率下但在以更短的时间完成的更小的扫描区域上进行稳定性测试扫描。可替代地，可在比之后待采集的图像更高的分辨率下但在以更短的时间完成的更小的扫描区域上进行稳定性测试扫描。对于并行成像系统，扫描区域可显著小于相邻微型光学元件(例如，微型光学元件的单位单元)之间的区域，从而允许显著节省扫描时间。然后，比较在不同时刻采集的稳定性测试扫描(例如，连续的稳定性测试扫描)，可确定样本是否仍在运动(例如，仍然松弛)。
[0220]
图22a-b示出了示例性测试扫描图案2204与用于采集包括一系列顺序位置2206的整个图像的扫描图案(“全扫描图案”)之间的比较。每个框2202指示将由微型光学元件阵列中的相应微型光学元件扫描的区域。因此，所示的三个框2202将对应于微型光学元件阵列中的三个微型光学元件中的每一者的相应单位单元。测试扫描图案2204具有比全扫描图案更高的分辨率，如由相应扫描图案中的位置的相对密度所指示(其中跨度2208指示全扫描图案的分辨率)。在图22a中，测试扫描图案2204具有不超过对应单位单元的面积的约10％的面积，但可使用其他大小的测试扫描图案2204。在图22b中，测试扫描图案2204具有与全扫描图案相同的分辨率，如由相应扫描图案中的位置的相对密度所指示(其中跨度2208指示全扫描图案的分辨率)。合意但非绝对必要的是，用于扫描测试扫描图案2204的分辨率和步进时间的组合导致比在全扫描图案中使用的分辨率和步进时间的组合更快的采集时间。一般不希望对测试扫描图案使用较低的分辨率，因为较低分辨率的测试扫描图案可能会使在较高分辨率的全扫描图案中可能明显的样本运动模糊不清。在一些实施方案中，测试扫描图案和全扫描图案使用相同的步进时间。为了确定样本运动是否正在发生或已经发生，可按照测试扫描图案2204多次扫描微型光学元件阵列以采集多个图像，每次在不同的时间扫描，并且随后可比较所述图像。测试扫描图案2204被示为双向光栅扫描，但可使用其他扫描图案(例如，如上文描述，参看“扫描图案”)。
[0221]
在图22a中示出的测试扫描图案2204沿着两个维度延伸。其他测试扫描图案可通过沿着单一维度进行扫描获得，例如，如图22b中的测试扫描图案2204。在包括快扫描轴和
慢扫描轴的成像系统中，从时间上看，通过仅沿着快扫描轴进行扫描来产生一维测试扫描图案是有利的。例如，可通过在慢扫描轴保持在相同位置的同时沿着快扫描轴扫描单条线来获得测试扫描图案。在一些实施方案中，所述一维测试扫描图案和所述二维全扫描图案使用相同的分辨率和步进时间。在一些此类实施方案中，如果全扫描图案由沿着快扫描轴和慢扫描轴相等距离的m
×
n个扫描步长组成，则一维测试扫描图案将快n倍。对于较大的n(例如，n＝125或n＝250)，这种时间增益更大。在一些实施方案中，一个一维测试扫描图案在与全扫描图案快轴相同的长度上延伸。在一些实施方案中，一维扫描图案仅在全扫描图案的范围的一部分上延伸。因此，时间上的增益可更大。
[0222]
可甚至在高频下连续采集一维测试扫描，因为它们的扫描时间较小，并且将它们相互比较以检测样本运动。可将一维测试扫描与紧邻的下一个或前一个一维测试扫描或与在时间上被一个或多个其他一维测试扫描相隔的另一个一维测试扫描进行比较。所比较的一维测试扫描之间的时间差越长，它们检测样本运动的灵敏度就越高。
[0223]
图45绘示了用以基于比较属于在不同时刻采集的测试扫描的对应的多对像素的强度来确定样本是否已经自稳定的方法。例如，可将属于两个不同扫描图案的像素线a的像素之间的平均绝对强度差与预定的(例如，预定义的)阈值或像素的强度进行比较。令i(a1,t1)是像素a1在时刻t1时的强度值，i(a1,t2)是像素a1在时刻t2时的强度值，以此类推。属于两种不同扫描图案的像素线a的对应像素之间的平均绝对强度差δ(t
2-t1)是：
[0224]
δ(t
2-t1)＝(1/n)*[|i(a1，t2)-i(a1，t1)| |i(a2，t2)-i(a2，t1)| ... |i(an，t2)-i(an，t1)|]
[0225]
在一些实施方案中，可将δ(t
2-t1)与基于相同组织样本类型(例如，乳房肿块切除术)的参考图像中的图块的内部像素的强度变化的预定阈值进行比较。在一些实施方案中，可通过将δ(t
2-t1)除以在时间t2(或t1)处的线a中的像素的强度之和来获得相对稳定指数：
[0226]
s(t
2-t1)＝δ(t
2-t1)/[i(a1，t2) i(a2，t2) ... i(an，t2)]
[0227]
可将s(t
2-t1)与预定的(例如，预定义的)阈值进行比较以确定样本运动是否正在发生或已经发生。例如，可针对给定的样本类型(例如，材料和/或大小)凭经验或通过计算确定预定(例如，预定义)阈值。
[0228]
图46绘示了用以基于将属于在不同时刻采集的测试扫描的对应的多对像素的强度与属于同一测试扫描的多对相邻像素的强度进行比较来确定样本是否已经自稳定的方法。在一些实施方案中，所述强度比较可涉及计算属于两个不同测试扫描的对应像素之间的强度差，并将所述强度差与同一测试扫描内的相邻像素之间的强度差进行比较。例如，可将属于两个不同扫描图案的像素线a的像素之间的平均绝对强度差与属于同一测试扫描的像素线a和b的相邻像素之间的平均绝对强度差进行比较。令i(a1,t1)是像素a1在时刻t1时的强度值，i(a1,t2)是像素a1在时刻t2时的强度值，以此类推。属于两种不同扫描图案的像素线a的对应像素之间的平均绝对强度差δ(t
2-t1)是：
[0229]
δ(t
2-t1)＝(1/n)*[|i(a1，t2)-i(a1，t1)| |i(a2，t2)-i(a2，t1)| ... |i(an，t2)-i(an，t1)|]
[0230]
属于同一测试扫描的像素线a和b的相邻像素之间的平均绝对强度差是：
[0231]
δint＝(1/n)*[|i(a1)-i(b1)| |i(a2)-i(b2)| ... |i(an)-i(bn)|]
[0232]
并且稳定指数s(t
2-t1)是：
[0233]
s(t
2-t1)＝δ(t
2-t1)/δint
[0234]
在以上示例中，稳定指数s为1指示两个测试扫描之间的强度差等于图块内的相邻像素对之间的强度差。如果两个测试扫描之间的时间差对应于全成像扫描的成像时间，并且如果测试扫描的分辨率与全成像扫描的分辨率相同，则这指示在最后一次测试扫描之后采集的图像不会呈现由大于1个像素的样本运动产生的运动伪影。现在对于本领域技术人员将变得显而易见的是，可使用类似的实现方式(例如，其中使用多于2排像素来计算相邻像素之间的平均绝对强度差和/或用于计算稳定指数的实现方式)。
[0235]
在一些实施方案中，需要仔细选择要比较的测试扫描之间的时间间隔。如果所比较的测试扫描之间的时间差太小，则在此时间尺度上可能感知不到样本的小运动，但仍会导致之后采集的整个图像中的可见的运动伪影。反之，如果时间差过大，则在观察期早期已经发生的样本运动将导致认为样本仍然在运动，即使在此期间它可能已经稳定也如此，从而导致浪费时间。两者之间的良好折衷导致待比较的测试扫描之间的理想时间差为约1秒至10秒(例如，2秒至8秒、3秒至7秒)。当然，可以更高的频率采集测试扫描，但与在时间上相隔此理想时间差的另一测试扫描进行比较。这将导致更高的刷新率。
[0236]
测试扫描的参数可使得测试扫描的一个或多个图块可能对样本运动不够敏感(例如，如果在测试扫描的图块区域中没有充分的空间频率调制和/或对比度的组织结构)。因此，在评估是否已经发生样本运动或正在发生样本运动时，考虑由多个图块组成的区域可能是有利的。例如，可计算由多个图块构成的每个区域的唯一稳定指数(例如，可对一个区域的每个图块的稳定指数求平均以给出那个区域的稳定指数)。这些区域可由各向同性合并(例如，1x2图块、3x4图块、6x8图块、1x12图块)的各向同性合并(例如，将2x2图块、3x3图块、4x4图块、6x6图块、8x8图块、16x16图块分组)构建。由于样本运动有时局限于相对较小的区域，因此在给定区域中将太多图块组合在一起可能会适得其反，尤其是在图块定位成彼此相对远离的情况下。对于至少2个图块但不超过16个图块且总计在4个图块到256个图块(例如，2x2、3x3、4x4、6x6、8x8、9x9、12x12、16x16、3x4、6x8、9x12)的区域，可获得良好的折衷。
[0237]
在一些实施方案中，包括监测像素(例如，单像素)的强度的方法包括确定图像中的多个图块或合并的图块中的每一者的度量(例如，统计)。随后，可随时间确定差异或统计，以确定样本运动是否正在发生或已经在一段时间内发生。例如，可针对多个时间点中的每个时间点(在一段时间内)对每个图块的强度求平均。然后可基于比较多个图块中的每一者的平均值随时间的波动来确定已经发生的样本运动(例如，其中如果所述波动在一段时间内超过阈值，则确定已经发生)。作为另一个示例，相邻图块中的最小或最大平均强度的变化或最小和最大平均强度之间的差异的变化或最小或最大平均强度之间的差异都可用作确定样本是否正在移动或已经移动的基础(例如，是否已经发生样本运动)。(本领域技术人员将清楚，与图块或图块的平均强度不同，此类度量还可用于单像素。例如，单像素的最小或最大强度的变化或像素的最小和最大强度之间的差异的变化或相邻单像素的最小或最大强度之间的差异都可用作基础。)
[0238]
可将如上计算的稳定指数与预定的(例如，预定义的)阈值进行比较，以揭示显著样本运动的存在或不存在。例如，可针对给定的样本类型(例如，材料和/或大小)凭经验或
通过计算确定预定(例如，预定义)阈值。鉴于其与上文呈现的运动指数的相似性，稳定指数还可用作将在将要采集的图像中观察到的样本运动的幅度的预测指标。因此，稳定指数可表示为运动指数，以揭示将导致对应于与以上运动指数一起呈现的不同幅度的运动伪影的样本运动。图47a-b是样本运动的色图表示。图47a是从测试扫描计算的稳定指数的表示，其中计算出8x8图块的全体的一个稳定指数。随着样本运动的增加，色图从蓝色变为绿色变为黄色变为红色。图47b是从在用于图47a的最后一次测试扫描之后立即采集的整个图像计算的运动指数的表示。不存在合并，因此表示每个图块的一个运动指数。随着样本运动伪影幅度的增加，色图从蓝色变为绿色变为黄色变为红色。在以上示例中，蓝色表示运动指数m
αβ
低于1.5(没有运动伪影或在图像解译期间用户甚至不会注意到的微小运动伪影)；绿色代表在1.5和2.75之间的运动指数m
αβ
(不会影响用户对图像解译的舒适度的微小运动伪影)；黄色表示在2.75和4之间的运动指数m
αβ
(会干扰对图像的解译的重大运动伪影)；以及红色表示高于4的运动指数m
αβ
(可能会不利地影响图像解译的严重运动伪影)。
[0239]
图23和图48是用于确定样本是否已经移动的方法2300的过程图。在步骤2302中，使用第一测试扫描图案采集第一测试图像。在步骤2304中，在第一延迟期之后使用第二测试扫描图案来采集第二测试图像。第二测试扫描图案可与第一测试扫描图案相同或可不同(例如，第一测试扫描图案可以是向内螺旋，并且第二测试扫描图案可以是向外螺旋)。第二测试扫描图案可具有与第一测试扫描图案的大小相对应的大小或不同的大小。在采集第一测试图像与采集第二测试图像之间不发生(例如，由用户)对样本的操纵；当然，在采集第一测试图像与第二测试图像之间可能会发生自然样本运动(例如，由于松弛)。第一延迟期可以是至少2秒(例如，至少5秒)并且不超过60秒(诸如，不超过30秒)；可基于样本特性(诸如样本大小或样本材料)来选择第一延迟期。所述两个测试扫描还可一个紧接一个地采集而没有延迟期。在这种情况下，两个测试扫描中的扫描点之间的时间差对应于测试扫描的持续时间。在任选的步骤2306中，在第二延迟期之后使用第三测试扫描图案来采集第三测试图像。第三测试扫描图案可与第一测试扫描图案和/或第二测试扫描图案中的一者或多者相同或不同。所述第二延迟期可与第一延迟期相同或不同(例如，可基于通过比较第一测试图像和第二测试图像而确定的样本运动的量或速率来选择，使得步骤2306发生在步骤2308之后)。样本稳定性监测工具可连续采集测试扫描，其中在每个测试扫描之间有或没有延迟期，并通过将一个测试扫描与一个或多个测试扫描进行比较来确定样本运动，所述一个或多个测试扫描是紧接的前一个/下一个测试扫描或在时间上被一个或多个其他测试扫描分隔的测试扫描。
[0240]
延迟期可以是重置到扫描图案的起点并再次开始扫描所花费的时间，或者是进行另一次扫描所花费的时间(例如，在比较或以其他方式分析每隔一个扫描的情况下)。
[0241]
在步骤2308中，至少部分地基于将第一测试图像与第二测试图像进行比较来确定样本运动速率。在一些实施方案中，还将第一测试图像和/或第二测试图像与第三测试图像进行比较(来自步骤2306)。在一些实施方案中，基于所述比较来确定样本运动速率，并且如果样本运动速率超过预定样本运动速率阈值，则确定已经发生样本运动。在一些实施方案中，确定样本运动量并将其与样本运动阈值进行比较。
[0242]
在任选的步骤2310中，(例如，自动地)通知用户是否已经发生样本运动(例如，以及还有在采集第一测试图像和第二测试图像之间的样本运动速率或量)。系统可通知用户
样本的稳定状态，以支持用户决定何时最佳地启动图像采集。在一些实施方案中，可经由当样本运动满足预定规则时(例如，当样本运动已经变得充分小而不会在待采集的整个图像中产生可见的运动伪影时)自动触发的单个事件来通知用户。在一些实施方案中，经由连续更新的指示符(例如，图形或文本)向用户连续地通知样本运动的当前状态，所述指示符可缩减为整个样本的单个标量(例如，在图形的情况下的颜色或符号，或在文本的情况下的值(例如，量度))。在一些实施方案中，经由连续更新的指示符阵列向用户连续地通知样本运动的当前状态，所述指示符阵列局部地表示样本运动的状态(例如，显示为样本的彩色编码微型图)。
[0243]
在任选的步骤2312中，如果没有发生样本运动(例如，如果没有超过样本运动速率阈值)，则(例如，自动地)采集整个图像。
[0244]
在额外的任选的步骤2314中，在来自用户的明确请求之后采集整个图像。在高时间压力下的应用上下文中，用户可能想要被授权在他认为适当的任何时刻(例如，基于样本运动的当前状态的连续通知)启动采集的能力。参看图48，其示出了方法2300的额外的过程流。
[0245]
可通过适合于确定样本运动的任何方式比较测试图像。所执行的特定比较方式可取决于样本特性，诸如样本中有哪些材料或将对样本中的哪些特征成像(例如，细胞、细胞核或其他细胞器)。在比较的一个示例中，将第一测试图像中的每个图块的平均强度与第二测试图像中的对应图块的平均强度进行比较。两个测试图像之间的比较可涉及仅将一个测试图像的一部分与另一测试图像的对应部分进行比较(例如，比较所有图块的子集)。在一些实施方案中，比较测试图像包括确定第一测试图像的一部分与第二测试图像的空间对应部分之间的(例如，归一化强度的)强度差(例如，平均强度差)。在一些实施方案中，确定强度差包括将第一测试图像的像素与第二测试图像的像素直接进行比较(例如，包括将第一测试图像的像素子集与第二测试图像的像素子集直接进行比较)。比较测试图像可包括使用图像相关技术(例如，使用图像映射或图像匹配算法)。在一些实施方案中，图像相关技术基于可用于确定样本运动速率或量的两个测试图像之间的强度偏移来确定位移向量。
[0246]
测试扫描图案一般可以是任何大小。例如由于用于比较测试图像的特定图像相关技术，极小的测试扫描图案可能使测试图像难以比较。与简单地执行整个图像采集相比，相对大的测试扫描图案可能节省不了时间。在一些实施方案中，测试扫描图案的面积不小于微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积的千分之一(例如，不小于百分之一)且不超过四分之一(例如，不超过十分之一或不超过二十分之一、不超过百分之一)。在一些实施方案中，测试扫描图案的面积不超过微型光学元件阵列中的微型光学元件的单位单元的面积的百分之一。使用不超过单位单元面积的百分之一可为具有充分代表性的测试扫描提供足够的面积，同时最小化采集和比较时间，从而加快整个成像过程。在一些实施方案中，第一测试扫描图案中的每个位置对应于第二测试扫描图案中的相应位置(例如，第二测试扫描图案是第一测试扫描图案)。
[0247]
是否已经发生样本运动可直接或间接地基于在采集测试图像之间发生的样本运动速率。通常，当样本例如在扫描扫描图案所花费的时间内移动小于图像的空间分辨率时，样本运动伪影将被消除。因此，在一些实施方案中，确定是否已经发生样本运动(例如，样本是否已经自稳定)包括基于比较通过按照测试扫描图案进行扫描所采集的测试图像来确定
样本运动速率是否超过预定样本运动速率。例如，可基于将用于采集整个图像的采集时间(例如，全扫描图案的30s或60s扫描时间)来预先确定样本运动速率阈值。在一些实施方案中，预定的样本运动速率阈值不超过待采集的整个图像的像素大小(例如，图像分辨率)的1.5x除以整个图像的采集时间。例如，将用于整个图像的像素大小(其还对应于全扫描图案中的空间步长)可以是大约100μm，并且将用于整个图像的采集时间可以是25s，使得预定采样运动速率阈值不超过6μm/s。在一些实施方案中，预定样本运动速率阈值是待采集的整个图像的像素大小(例如，图像分辨率)除以整个图像的采集时间。在一些实施方案中，一旦样本在图像采集时间内的运动小于所采集的图像的分辨率，则称样本是自稳定的，以便产生其中没有可见的运动伪影的图像。例如，将用于整个图像的像素大小(其还可对应于全扫描图案中的空间步长)可以是大约2μm，并且将用于整个图像的采集时间可以是40s，使得预定的采样运动速率阈值不超过0.05μm/s。作为另一示例，将用于整个图像的像素大小(其还可对应于全扫描图案中的空间步长)可以是大约10μm，并且将用于整个图像的采集时间可以是2.5s，使得预定采样运动速率阈值不超过4μm/s。延迟期可对应于待采集的整个图像的采集时间(例如，长不超过采集时间的10％，并且任选地，短不小于采集时间的10％)。此类延迟期可提高在采集整个图像之前评估样本是否已经充分自稳定的准确性。然而，与例如使用上述方法简单地采集图像并检测样本运动的存在相比，此类延迟将不允许用户节省时间。延迟期可仅对应于待采集的整个图像的采集时间的一部分(例如，不超过50％、不超过25％、不超过10％)。
[0248]
可比较多于两个测试图像(例如，作为对的组合彼此比较)，以确定是否已经发生样本运动和/或确定样本运动速率。测试图像之间的延迟期可以是恒定的，或可变化。例如，在确定样本运动在前两个测试扫描图案之间以相对高的速率发生的情况下，可在较长的延迟期之后拍摄第三测试图像，以便避免在很有可能样本运动仍然以不合意高的速率发生(例如，可能尚未发生自稳定)时采集测试图像。可基于从之前(例如，紧接之前)的测试图像的比较而确定的样本运动速率来选择在采集测试图像之间的后续延迟期。例如，可基于从第一测试图像和第二测试图像的比较而确定的样本运动速率来(例如，自动地)选择在采集第三测试图像之前的延迟期。
[0249]
一种可能更时间有效的替代性方法是仅监测每个图块内的一个像素(或每个图块内的若干像素或每几个图块一个像素或每几个图块若干像素)的相对于时间的强度。对于例如包括微型光学元件阵列的并行成像系统，监测每个图块内的一个像素甚至不需要光学元件(也不需要样本)的任何运动。显著移动的样本(例如，与图像分辨率和/或成像速率相比)的时间上的强度波动将大于没有显著移动的样本(例如，与图像分辨率和/或成像速率相比)的强度波动。可基于(例如)图像中的相邻像素之间的典型强度变化来设置阈值量，低于所述阈值量的单像素的强度波动将指示未发生样本运动(例如，与图像分辨率和/或成像速率相比)。典型的强度变化可以是已知的和/或基于图像参数(例如，分辨率)和/或样本特性来确定。可在监测期间预先确定或确定所述阈值量(例如)作为初始期内的强度波动的百分比。
[0250]
图24a-b和图49是用于确定样本是否已经移动的方法2400的过程图。在步骤2402中，在微型光学元件保持在固定位置时，监测与微型光学元件阵列中的微型光学元件相对应的单像素。单像素的强度是基于已通过对应的微型光学元件收集的由检测器接收到的反
向发射光的量。在步骤2404中，确定是否已经发生样本运动，其在此示例中是至少部分地基于单像素的强度波动在一段时间内是否未超过阈值量来确定。在一些实施方案中，同时监测多个单像素(例如，每个单像素对应于微型光学元件阵列中的相应微型光学元件，例如其中相应的微型光学元件是所述阵列中的微型光学元件的至少四分之一、至少二分之一或全部)以确定是否已经发生样本运动。确定是否已经发生样本运动可至少部分地基于每个相应单像素的波动不超过阈值量；相应单像素的平均强度波动不超过阈值量；或者相应单像素的平均强度的波动不超过阈值量。所述一段时间可对应于待采集的整个图像的采集时间。在任选的步骤2406中，在确定单像素的强度的波动在所述一段时间内不超过阈值量之后(例如，自动地)采集样本的图像。在任选的步骤2408中，基于步骤2404中的确定，(例如，自动地)向用户通知(例如，经由图形用户界面，例如，弹出通知)是否已经发生样本运动。系统可通知用户样本的稳定状态，以支持用户决定何时最佳地启动图像采集。在一些实施方案中，可经由当样本运动满足预定规则时(例如，当样本运动已经变得充分小而不会在待采集的整个图像中产生可见的运动伪影时，例如，这通过运动指数来确定)自动触发的单个事件来通知用户。在一些实施方案中，经由连续更新的指示符(例如，图形或文本指示符)向用户连续地通知样本运动的当前状态，所述指示符可缩减为整个样本的单个标量(例如，在图形的情况下的单个颜色或符号，或在文本的情况下的单个值(例如，量度))。在一些实施方案中，经由连续更新的指示符阵列向用户连续地通知样本运动的当前状态，所述指示符阵列局部地表示样本运动的状态(例如，显示为样本的彩色编码微型图)。
[0251]
在方法2400的一些实施方案中，如图24b中所示，在步骤2410中，使用强度来确定样本是否在一段时间内已经局部移动了超过阈值量。在步骤2412中，告知用户样本已移动超过阈值量。在步骤2414中，在来自用户的明确请求之后采集图像。在高时间压力下的应用上下文中，用户可能想要被授权在他认为适当的任何时刻(例如，基于样本运动的当前状态的连续通知)启动采集的能力。
[0252]
图49示出了方法2400的额外的说明性过程流。
[0253]
在一些实施方案中，在确定单像素的强度在一段时间内已经波动不超过阈值量之后(例如，自动地，例如，在没有用户输入的情况下)采集样本的图像。在一些实施方案中，所述阈值量是预定(例如，预定义)阈值量，并且所述方法包括基于在开始监测之前待采集的图像的分辨率(例如，选定分辨率)来预先确定所述阈值量。在一些实施方案中，所述阈值量是预定(例如，预定义)阈值量，并且所述方法包括基于样本的一个或多个特性来预先确定所述阈值量。在一些实施方案中，阈值量不超过20％或不超过10％。一般来讲，随着样本运动减慢或停止，强度波动将减少，因为相邻像素之间一般没有明显的强度不连续性，并且由于样本运动而导致的像素漂移将减慢。在一些实施方案中，使用不超过20％或不超过10％的绝对阈值量可能足以减少或消除来自随后采集的图像的明显的样本运动伪影。在一些实施方案中，所述一段时间是至少2s且不超过90s。在一些实施方案中，所述一段时间是至少5s且不超过30s。
[0254]
监测单像素的强度可包括对在单独的短期内接收到的反向发射光进行离散测量。例如，第一时间处的强度可基于在检测器(例如，ccd或cmos相机)处通过微型光学元件在第一短期(例如，小于一毫秒)内接收到的反向发射光，并且第二时间处的强度可基于在检测器处通过所述微型光学元件在第二短期内接收到的反向发射光，所述第二短期是与所述第
一短期相等的时长。在所述第一短期与所述第二短期之间可存在延迟期(例如，至少1s且不超过60s)。确定样本是否已经移动可包括处理(例如，比较)所述第一时间处的强度与所述第二时间处的强度。在一些实施方案中，需要仔细选择所述延迟期。如果所述延迟期太小，则在此时间尺度上可能感知不到样本的小运动，但仍会导致之后采集的整个图像中的可见的运动伪影。另一方面，如果延迟期过大，则在观察期早期已经发生的样本运动将导致认为样本仍然在运动，即使在此期间它可能已经稳定也如此，从而导致浪费时间。在一些实施方案中，两者之间的良好折衷产生2秒到30秒之间的延迟期。强度随时间的波动可基于在监测期间在一组时间处进行的对强度的离散测量。当然，可以更高的频率记录单像素的强度，但与那个同一像素在相隔此延迟期的另一时间处的强度进行比较。这将导致更高的刷新率。
[0255]
可简单地通过在相隔延迟期的两个时刻取像素的强度差的绝对值来计算强度波动。这种方法仅提供稀疏采样，并且因此可能对在两个采样时刻之间已经发生的强度波动不敏感(例如，强度可能已经改变并返回或多或少相同的值)。通过在多个时刻记录像素强度并通过取得在一段时间内记录的最大值与最小值之间的强度差，可更灵敏地计算强度波动。此类强度波动度量还可通过将其除以在最大值与最小值之间经过的时间来归一化。通过在多个时刻记录像素强度并通过取得在一段时间内记录的所有连续值之间的累积绝对强度差，可更灵敏地计算强度波动。此类强度波动度量可通过将其除以计算它所经过的延迟期来归一化。这种方法的优点是对导致像素强度随时间非单调变化的样本运动更敏感。然而，它的缺点是对强度信号中的噪声也更敏感。因此，在以这种方式计算强度波动之前，可能需要例如使用移动平均滤波器来平滑强度信号。例如，对于相隔约1毫秒至5毫秒连续记录的强度值，对至少25个值进行平均(例如，使用移动窗口滤波器)可为合意的。
[0256]
延迟期可以是重置到扫描图案的起点并再次开始扫描所花费的时间，或者是进行另一次扫描所花费的时间(例如，在比较或以其他方式分析每隔一个扫描的情况下)。
[0257]
当监测每个图块的单像素的强度时，依据样本的性质，相对有可能在测试扫描的图块区域中不存在足够的空间频率调制和/或对比度的组织结构来提供对样本运动的足够敏感性。因此，在评估是否已经发生样本运动或正在发生样本运动时，考虑由多个图块组成的区域可能是有利的。例如，可计算由多个图块构成的区域的唯一强度波动度量(例如，可对一个区域的每个图块中的强度波动求平均以给出那个区域的平均强度波动)。这些区域可由各向同性合并(例如，1x2图块、3x4图块、6x8图块、1x12图块)的各向同性合并(例如，将2x2图块、3x3图块、4x4图块、6x6图块、8x8图块、16x16图块分组)构建。由于样本运动有时局限于相对较小的区域，因此在给定区域中将太多图块组合在一起可能会适得其反，尤其是在图块定位成彼此相对远离的情况下。对于至少2个图块但不超过16个图块且总计在4个图块到256个图块(例如，2x2、3x3、4x4、6x6、8x8、9x9、12x12、16x16、3x4、6x8、9x12)的区域，可获得良好的折衷。
[0258]
成像工作流可设计成允许用户在样本自稳定时期内执行一个或多个有用的任务。例如，可在样本自稳定时期期间采集低分辨率、快速测试图像，以确保样本定位允许扫描样本(例如，样本表面)的期望区域。在一些实施方案中，成像系统将优先于监测单像素(例如，在方法2400期间)或小测试图像采集(例如，在方法2300期间)来采集测试图像，所述监测单像素或小测试图像采集将在获得测试图像之后恢复。在一些实施方案中，与监测单像素的强度同时地采集样本的测试图像(例如，通过在单像素的强度的离散测量之间采集测试图
像)。在一些实施方案中，强度的测量或测试图像采集被低分辨率测试图像采集中断或取消。在一些实施方案中，在采集第一测试图像和第二测试图像之间采集样本的完整(例如，低分辨率)测试图像。在一些实施方案中，采集(例如，低分辨率)测试图像包括按照扫描图案扫描微型光学元件阵列，其中所述扫描图案具有与阵列中的微型光学元件的单位单元的面积相对应的面积。在一些实施方案中，(i)相对快速地、(ii)以相对低的分辨率，或(iii)相对快速地且以相对低的分辨率采集样本的测试图像，并且随后分别(i)相对缓慢地，(ii)以相对高的分辨率，或(iii)相对缓慢地且以相对高的分辨率采集所述样本的所采集的图像。
[0259]
平整工具、重塑工具及其使用方法
[0260]
减少样本运动伪影的另一种方法是作用于样本本身，以防止其在成像期间移动。出于那个目的，重塑工具(例如，夹具)是有用的。虽然夹具(例如，镊子)通常用于对物体进行手持操纵，但事实证明，它们可非常实用地将样本固持在适当位置并防止其在成像期间移动。一般来说，较重的夹具可更好地稳定样本并防止非所要的运动。具有锁定机构的夹具也可为优选的，以便稳定样本并防止非所要的运动。物理操纵，包括平整(随后进一步描述)，对于可能具有较长自稳定时间的大样本可能特别有用。
[0261]
在一些实施方案中，如果将样本置于具有低摩擦系数的表面上，则样本施加在夹具上的力将使它们滑动。增加镊子与其所在表面之间的摩擦系数有助于稳定样本并防止非所要的运动。这可例如通过在夹具和成像系统表面之间放置橡胶或硅树脂垫来实现，如在下文更详细地描述。可替代地或另外，成像系统表面的上工作表面的材料和/或与成像系统表面接触的夹具的材料可达到提供高摩擦系数的程度。例如，在一些实施方案中可使用带有橡胶涂层指环的不锈钢镊子。
[0262]
夹具钳口的形状也可能影响它在稳定(例如，重塑)样本和阻止非所要的运动方面的效率。在一些实施方案中，使用三种方法中的一种方法来稳定(例如，重塑)样本：(i)从上方施加力以平整样本，并加速自稳定运动；(ii)从侧面固持样本；或(iii)(i)和(ii)的组合。方法(i)的优点在于它可最大化与成像窗口接触的组织的表面，且因此最大化成像的组织(例如，它可减少组织中的“谷”)。方法(ii)减少了样本可移动的方向(空间)(因为力得到了补偿)，且因此减少了自稳定运动时间。方法(ii)还可具有以下优点：能够对样本不会单独停留在其上的样本表面进行成像。
[0263]
在一些实施方案中，样本在成像期间被重塑，例如以减少或消除成像期间的样本运动。图25示出了样本可在其上在成像期间稳定的成像系统2500。成像系统2500包括透明成像窗口2502，样本2520在成像期间放置在所述透明成像窗口上。在成像期间，向样本2520提供照明光，并且从样本2520收集反向发射光。用户能够在成像期间接近样本2520。样本2520直接安置在样本盘2504上，所述样本盘直接安置在透明成像窗口2502上。成像系统2500包括上工作表面2506，所述上工作表面包括高摩擦材料(例如，橡胶或硅树脂)。所述高摩擦材料可以是可移除的(例如，作为垫子)或不可移除的。使用包括两个夹持构件2512的夹具2510对样本2520进行重塑。在用户释放夹具2510之后，所述高摩擦材料将夹具2510保持在期望位置(例如，防止夹具2510的臂展开或缩回)，从而重塑样本2520，所述样本可在整个成像期间保持重塑。
[0264]
图26是用于在成像期间稳定样本[例如，生物样本(例如，被切除的组织样本)(例
如，被染色的生物样本)]的方法的示例的过程流程图。例如，成像系统2500可用于执行所述方法。在步骤2602中，将样本安置在透明成像窗口上，使得用户能够在成像期间接近所述样本。在步骤2604中，使用夹具例如通过将所述夹具挤压成部分闭合来重塑样本。在步骤2606中，夹具的一部分搁置在成像系统的上工作表面上，使得样本在随后的成像期间保持重塑。例如，上工作表面中的高摩擦材料在夹具被搁置之后维持夹具的位置(例如，如图25中的成像系统2500中)。在一些实施方案中，即使样本在搁置夹具之后发生轻微移动(例如，沉陷)也保持重塑。在步骤2608中，样本在被重塑时被成像。夹具可以是镊子或钳子。
[0265]
图27至图31示出了可用于在成像期间重塑样本的夹具或重塑工具的示例。图27示出了夹具2700，所述夹具包括操纵元件2702、锁2704、铰链2706(例如，高摩擦铰链)和夹持构件2712。夹持构件2712具有长度2713a和宽度2713b。在一些实施方案中，夹持构件的高度和长度分别是与其一起使用的样本的高度和长度的至少50％。夹持构件越大，在成像期间就更好地支撑重塑的样本。在一些实施方案中，夹持构件具有肋状表面以改善与样本的摩擦。夹持构件2712各自包括孔口2714，所述孔口允许样本在基本上不变形(例如，压缩)的情况下被重塑，使得最小化可能导致样本运动伪影的样本松弛。锁2704可用于维持样本的特定形状。可替代地或另外，铰链2706可以是抵抗运动(例如，非所要的打开)的高摩擦铰链，从而提高成像期间的样本稳定性并可能减少样本运动伪影。图28a-c绘示了水平肋(图28a)、竖直肋(图28b)和散列肋(图28c)。图29示出了夹具2900的示例，所述夹具包括操纵元件2902、铰链2906和保持样本2902的两个平行的夹持构件2912。图30示出了重塑工具3000的示例，所述重塑工具包括三个角件3002a-c，所述三个角件正在对样本盘3030上的样本3020进行重塑。角件3002a-c具有接触样本3020的平坦表面，但还可使用成角度的或弯曲(例如，圆形)表面。由于例如重量、摩擦、吸力和磁体中的一者或多者，角件3002a-c可保持它们在样本盘3030上的位置。图31示出了可摆姿势的夹具3100，其包括三个可摆姿势的(例如，柔性的)臂3104a-c和操纵元件3102。操纵元件可用于例如在样本定位和/或重塑期间处置夹具。
[0266]
在一些实施方案中，在成像期间在样本上提供平整工具，例如，以便减少或消除成像期间的样本运动。图32至图35示出了可使用的平整工具的示例。预期来自平整工具的示例之一的一个或多个特征可用于或适于平整工具的其他示例中。在一些实施方案中，平整工具是由注模塑料制成。在一些实施方案中，平整工具包括金属(例如，由金属制成)。在一些实施方案中，平整工具是可消毒的。
[0267]
图32是平整工具3200的示例的横截面。平整工具3200包括支撑构件3204和可移除的平整构件3202。支撑构件3204具有限定通道的形状。样本3220在成像期间位于支撑构件3204内。样本3220可部分地被支撑构件3004重塑。可移除的平整构件3202包括保持唇缘3206和可插入部分3208。保持唇缘3206的大小和形状被设计成搁置在支撑构件3204上，而可插入部分3208插入到由支撑构件3204限定的通道中。支撑构件3204可包括一件或多件。平整工具3200包括可移除重物3210，所述可移除重物可在成像期间放置在平整构件3202上(例如，在可插入部分3208的顶侧上)以进一步平整样本3220。可移除重物可由例如金属和/或塑料制成。样本3220和支撑构件3204安置在样本盘3230上。在一些实施方案中，样本3220和支撑构件3204在成像期间直接安置在透明成像窗口上。支撑构件3204具有环形横截面(当垂直于在图32中示出的横截面截取所述横截面时)。在一些实施方案中，所述支撑构件
具有矩形横截面。当平整构件3202的保持唇缘3206搁置在支撑构件3204上时，平整构件3202安置在支撑构件3204的底部上方不超过1mm处。
[0268]
图33是平整工具3300的示例的横截面。平整工具3300包括与平整工具3300类似的特征。例如，平整工具3300包括支撑构件3304、包括保持唇缘3306和可插入部分3308的可移除的平整构件3302，以及可移除重物3310。平整工具3300包括在平整工具3200中没有的额外特征。具体地，可移除的平整构件3302具有限定多个通孔3303的形状，所述多个通孔的大小和形状被设计成容纳叉3340(例如，是方形或圆形孔)。例如，每个孔可具有不超过1cm(例如，不超过5mm)的尺寸。在一些实施方案中，叉3340用于标志样本(例如，样本的取向或位置)，并且另外或可替代地，可用作基准标志点。例如，可在手术前将一个或多个叉放置在患者体内，以便识别要切除的组织的一部分(例如，叉的尖端可位于癌变区域附近)。具有一个或多个孔的可移除的平整构件可容纳叉，从而减少或避免在成像之前移除叉的需要，移除叉原本可能是耗时和/或损坏组织样本的。多个孔可允许样本以不同的方式定向，同时将叉留在大致其原始位置和/或容纳多个叉。尽管未在图33中示出，但支撑构件3304可另外或可替代地具有限定一个或多个孔的形状，所述孔的大小和形状被设计成容纳叉。可移除重物3310不覆盖可移除的平整构件3302中的孔中的至少一者。平整工具3300正在平整安置在样本盘3330上的样本3320。
[0269]
图34是平整工具3400的示例的横截面。平整工具3400包括平坦顶部部分3408和从顶部部分3408向下延伸的一个或多个翼部3405。在平整工具3400中，一个或多个翼部3405是单个环形翼部。在一些实施方案中，平整工具具有旋转对称性(例如，三重、四重、五重或无限顺序的对称性)。一个或多个翼部3405在平坦顶部部分3408的顶表面上方延伸，从而限定凹部，在所述凹部中将可移除重物3410保持在适当位置。可移除重物3410的大小和形状被设计成至少部分地(例如，完全地)安置在所述凹部中。一个或多个翼部3405部分覆盖安置在样本盘3430上的样本3420。平整工具3400具有限定一个或多个孔3403的形状，所述一个或多个孔的大小和形状被设计成容纳叉3440。一个或多个翼部3405的形状限定了一个或多个孔3403中的一些孔，并且平坦顶部部分3408的形状限定了一个或多个孔3403中的其他孔。在一些实施方案中，翼具有没有孔的形状。在一些实施方案中，平坦顶部部分具有没有孔的形状。在一些实施方案中，当(例如，在平坦顶部部分的顶表面上)安置一个或多个可移除重物时，一个或多个孔(例如，穿过平坦顶部部分)保持未被覆盖。
[0270]
图35是平整工具3500的示例的横截面。平整工具3500具有一些与平整工具3400类似的特征。平整工具3500另外包括一个或多个重物支撑件3507。包括从一个或多个翼部3505延伸的一个或多个重物支撑件3307允许将可移除重物3510安置在平整工具3500的周边周围，这可有助于将增加的重物更均匀地分布到样本3520。样本3520安置在透明成像窗口3530上。一个或多个重物支撑件3507水平地并且平行于平坦顶部部分3508而延伸。
[0271]
重塑工具可包括凹夹持构件和/或具有孔口的夹持构件。图36是重塑工具3600的横截面，所述重塑工具包括凹夹持构件3612，所述凹夹持构件固持凸样本3620以在样本盘3630上对其进行重塑。图37是重塑工具3700的横截面，所述重塑工具包括夹持构件3712，所述夹持构件具有固持凸样本3720的孔口(所述凸样本突出穿过所述孔口)。所述夹持构件中的每一者具有所述孔口的不同形状的横截面周边(左侧构件为椭圆形，并且右侧构件为正方形)。图38示出了重塑工具3800，所述重塑工具包括操纵元件3802、高摩擦铰链3706和凹
夹持构件3812，所述凹夹持构件每个构件还包括多个孔口。高摩擦铰链和/或锁(例如，如图27中绘示的重塑工具2700中)对于防止成像期间的非所要的样本运动(例如，由重塑样本施加在重塑工具上的力引起)可特别有用。考虑到特定组织样本(例如，乳房肿块切除术样本)的典型形状，凹夹持构件和具有孔口的夹持构件对于帮助将样本维持在稳定位置(防止移动)而基本上不使样本变形(例如，约束或压缩)可特别有用。使样本变形或约束可能经常导致运动伪影，因为样本有途径松弛。
[0272]
计算机系统和网络实现方式
[0273]
上文参考由计算装置在本地执行的计算描述了本文公开的系统和方法的说明性实施方案。然而，还预期在网络上执行的计算。图39示出了用于在本文描述的方法和系统中使用的说明性网络环境3900。在简要概述中，现在参考图39，示出并描述了说明性云计算环境3900的框图。云计算环境3900可包括一个或多个资源提供者3902a、3902b、3902c(统称为3902)。每个资源提供者3902可包括计算资源。在一些实现方式中，计算资源可包括用于处理数据的任何硬件和/或软件。例如，计算资源可包括能够执行算法、计算机程序和/或计算机应用程序的硬件和/或软件。在一些实现方式中，说明性计算资源可包括具有存储和检索能力的应用服务器和/或数据库。每个资源提供者3902可连接到云计算环境3900中的任何其他资源提供者3902。在一些实现方式中，资源提供者3902可通过计算机网络3908进行连接。每个资源提供者3902可通过计算机网络3908连接到一个或多个计算装置3904a、3904b、3904c(统称为3904)。
[0274]
云计算环境3900可包括资源管理器3906。资源管理器3906可通过计算机网络3908连接到资源提供者3902和计算装置3904。在一些实现方式中，资源管理器3906可促进一个或多个资源提供者3902向一个或多个计算装置3904提供计算资源。资源管理器3906可从特定计算装置3904接收对计算资源的请求。资源管理器3906可识别能够提供由计算装置3904请求的计算资源的一个或多个资源提供者3902。资源管理器3906可选择资源提供者3902来提供计算资源。资源管理器3906可促进资源提供者3902与特定计算装置3904之间的连接。在一些实现方式中，资源管理器3906可在特定资源提供者3902与特定计算装置3904之间建立连接。在一些实现方式中，资源管理器3906可将特定计算装置3904重定向到具有所请求的计算资源的特定资源提供者3902。
[0275]
图40示出了可用于在本公开中描述的方法和系统中的计算装置4000和移动计算装置4050的示例。计算装置4000意在表示各种形式的数字计算机，诸如膝上型计算机、桌上型计算机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片服务器、主机和其他适当的计算机。移动计算装置4050意在表示各种形式的移动装置，诸如个人数字助理、蜂窝电话、智能电话和其他类似的计算装置。这里示出的部件、它们的连接和关系以及它们的功能仅打算是示例，而不打算具限制性。
[0276]
计算装置4000包括处理器4002、存储器4004、存储装置4006、连接到存储器4004和多个高速扩展端口4010的高速接口4008，以及连接到低速扩展端口4014和存储装置4006的低速接口4012。处理器4002、存储器4004、存储装置4006、高速接口4008、高速扩展端口4010和低速接口4012中的每一者使用各种总线进行互连，并且可安装在共同母板上或在适当时以其他方式安装。处理器4002可处理用于在计算装置4000内执行的指令，包括存储在存储器4004中或存储装置4006上的指令，以在外部输入/输出装置(诸如，耦合到高速接口4008
的显示器4016)上显示gui的图形信息。在其他实现方式中，可在适当时将多个处理器和/或多个总线连同多个存储器和多种类型的存储器一起使用。而且，可连接多个计算装置，其中每个装置提供必要操作的部分(例如，作为服务器组、一组刀片服务器或多处理器系统)。而且，可连接多个计算装置，其中每个装置提供必要操作的部分(例如，作为服务器组、一组刀片服务器或多处理器系统)。因此，如本文所使用的术语，在多个功能被描述为由“处理器”执行的情况下，这涵盖其中多个功能由任何数目个计算装置(例如，一个或多个计算装置)的任何数目个处理器(例如，一个或多个处理器)执行的实施方案。此外，在功能被描述为由“处理器”执行的情况下，这涵盖其中所述功能由任何数目个计算装置(例如，一个或多个计算装置)(例如，在分布式计算系统中)的任何数目个处理器(例如，一个或多个处理器)执行的实施方案。
[0277]
存储器4004存储计算装置4000内的信息。在一些实现方式中，存储器4004是易失性存储器单元。在一些实现方式中，存储器4004是非易失性存储器单元。存储器4004还可以是另一种形式的计算机可读介质，诸如磁盘或光盘。
[0278]
存储装置4006能够为计算装置4000提供大容量存储。在一些实现方式中，存储装置4006可以是或包含计算机可读介质，诸如软盘装置、硬盘装置、光盘装置或磁带装置、闪存存储器或其他类似的固态存储器装置，或者装置阵列，包括在存储区域网络或其他配置中的装置。指令可存储在信息载体中。指令在由一个或多个处理装置(诸如，处理器4002)执行时执行一种或多种方法，诸如上文描述的方法。指令还可由一个或多个存储装置存储，诸如计算机或机器可读介质(诸如，存储器4004、存储装置4006或处理器4002上的存储器)。
[0279]
高速接口4008管理计算装置4000的带宽密集型操作，而低速接口4012管理较低带宽密集型操作。功能的这种分配只是示例。在一些实现方式中，高速接口4008耦合到存储器4004、显示器4016(例如，通过图形处理器或加速器)并耦合到可接受各种扩展卡(未示出)的高速扩展端口4010。在所述实现方式中，低速接口4012耦合到存储装置4006和低速扩展端口4014。可包括各种通信端口(诸如，usb、以太网、无线以太网)的低速扩展端口4014可诸如通过网络适配器耦合到一个或多个输入/输出装置，诸如键盘、指向装置、扫描仪或连网装置(诸如交换机或路由器)。
[0280]
计算装置4000可通过许多不同形式实施，如图中示出。例如，它可被实施为标准服务器4020或在一组这样的服务器中多次实施。另外，可将所述计算装置实施于例如膝上型计算机4022的个人计算机中。还可将所述计算装置实施为机架式服务器系统4024的部分。可替代地，来自计算装置4000的部件可与诸如移动计算装置4050的移动装置(未示出)中的其他部件组合。此类装置中的每一者可包含计算装置4000和移动计算装置4050中的一者或多者，并且整个系统可由彼此通信的多个计算装置构成。
[0281]
移动计算装置4050包括处理器4052、存储器4064、输入/输出装置(诸如显示器4054)、通信接口4066和收发器4068，以及其他部件。移动计算装置4050还可具备存储装置，诸如微驱动器或其他装置，以提供额外的存储。处理器4052、存储器4064、显示器4054、通信接口4066和收发器4068中的每一者使用各种总线进行互连，并且可将所述部件中的若干部件安装在共同母板上或在适当时以其他方式安装。
[0282]
处理器4052可执行移动计算装置4050内的指令，包括存储在存储器4064中的指令。可将处理器4052实施为芯片的芯片组，所述芯片包括单独的和多个模拟处理器和数字
处理器。处理器4052可提供(例如)移动计算装置4050的其他部件的协调，诸如用户界面的控制、由移动计算装置4050进行的应用运行和由移动计算装置4050进行的无线通信。
[0283]
处理器4052可通过控制接口4058和耦合到显示器4054的显示接口4056与用户通信。显示器4054可以是例如tft(薄膜晶体管液晶显示器)显示器或oled(有机发光二极管)显示器，或其他适当的显示技术。显示接口4056可包括用于驱动显示器4054以向用户呈现图形和其他信息的适当电路。控制接口4058可从用户接收命令并且对所述命令进行转换以便提交到处理器4052。另外，外部接口4062可提供与处理器4052的通信，以便实现移动计算装置4050与其他装置的近区域通信。外部接口4062在一些实现方式中可提供例如有线通信，或在其他实现方式中可提供无线通信，并且还可使用多个接口。
[0284]
存储器4064存储移动计算装置4050内的信息。可将存储器4064实施为计算机可读介质、易失性存储器单元或非易失性存储器单元中的一者或多者。还可提供扩展存储器4074并通过扩展接口4072将所述扩展存储器连接到移动计算装置4050，所述扩展接口可包括例如simm(单列直插式存储器模块)卡接口。扩展存储器4074可为移动计算装置4050提供额外的存储空间，或者还可为移动计算装置4050存储应用程序或其他信息。具体地，扩展存储器4074可包括执行或补充上述过程的指令，并且还可包括安全信息。因此，例如，扩展存储器4074可作为移动计算装置4050的安全模块提供，并且可被编程有准许安全使用移动计算装置4050的指令。此外，可经由simm卡提供安全应用程序以及额外的信息，诸如以不可破解的方式将识别信息放置在simm卡上。
[0285]
存储器可包括例如闪存存储器和/或nvram存储器(非易失性随机存取存储器)，如以下所讨论。在一些实现方式中，指令存储在信息载体中，并且所述指令在由一个或多个处理装置(诸如，处理器4052)执行时执行一种或多种方法，诸如上文描述的方法。指令还可由一个或多个存储装置存储，所述一个或多个存储装置诸如一个或多个计算机或机器可读介质(诸如，存储器4064、扩展存储器4074或处理器4052上的存储器)。在一些实现方式中，可例如通过收发器4068或外部接口4062在传播信号中接收指令。
[0286]
移动计算装置4050可通过通信接口4066进行无线通信，所述通信接口在必要时可包括数字信号处理电路。通信接口4066可在各种模式或协议下提供通信，所述模式或协议诸如gsm语音呼叫(全球移动通信系统)、sms(短消息服务)、ems(增强型消息接发服务)或mms消息(多媒体消息接发服务)、cdma(码分多址)、tdma(时分多址)、pdc(个人数字蜂窝)、wcdma(宽带码分多址)、cdma2000或gprs(通用分组无线电服务)以及其他。例如，这种通信可通过收发器4068使用射频进行。另外，可诸如使用wi-fi
tm
或其他此类收发器(未示出)进行短程通信。另外，gps(全球定位系统)接收器模块4070可向移动计算装置4050提供额外的导航和位置相关无线数据，所述无线数据可在适当时由在移动计算装置4050上运行的应用程序使用。
[0287]
移动计算装置4050还可使用音频编解码器4060进行可听通信，所述音频编解码器可从用户接收说话信息并将说话信息转换为可用的数字信息。音频编解码器4060同样可诸如通过诸如在移动计算装置4050的听筒中的扬声器为用户生成可听声音。这种声音可包括来自语音电话呼叫的声音，可包括记录的声音(例如，语音消息、音乐文件等)，并且还可包括由在移动计算装置4050上运行的应用程序生成的声音。
[0288]
移动计算装置4050可通过多种不同形式实施，如图中所示。例如，所述移动计算装
置可被实施为蜂窝电话4080。还可将所述移动计算装置实施为智能电话4082、个人数字助理或其他类似的移动装置的部分。
[0289]
可在数字电子电路、集成电路、特殊设计的asic(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现在这里描述的系统和技术的各种实现方式。这些各种实现方式可包括能够在可编程系统上执行和/或解译的一个或多个计算机程序中的实现方式，所述可编程系统包括：可为专用或通用的至少一个可编程处理器，所述至少一个可编程处理器经耦合以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令并且向所述存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置传输数据和指令。
[0290]
这些计算机程序(还被称为程序、软件、软件应用或代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可通过高级程序语言和/或面向对象的编程语言实施，且/或通过汇编语言/机器语言实施。如本文所使用，术语机器可读介质和计算机可读介质是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(pld))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语机器可读信号是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
[0291]
为了实现与用户的交互，在这里描述的系统和技术可在计算机上实施，所述计算机具有：显示装置(例如，crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监视器)，以用于向用户显示信息；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或追踪球)，用户可借此向计算机提供输入。还可使用其他种类的装置来实现与用户的交互；例如，向用户提供的反馈可为任何形式的知觉反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)；以及可接收来自用户的呈任何形式的输入，包括声音、话音或触觉输入。
[0292]
在这里描述的系统和技术可在计算系统中实施，所述计算系统包括：后端部件(例如，作为数据服务器)；或中间件部件(例如，应用服务器)；或前端部件(例如，具有图形用户接口或网络浏览器的客户端计算机，用户可借此与在这里描述的系统和技术的实现方式交互)；或此类后端部件、中间件部件或前端部件的任何组合。可通过任何形式的数字数据通信或数字数据通信媒介(例如，通信网络)将系统的部件互连。通信网络的示例包括局域网(lan)、广域网(wan)和互联网。
[0293]
计算系统可包括客户端和服务器。客户端和计算机一般彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系凭借在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来维系。
[0294]
本发明的各种所描述的实施方案可与一个或多个其他实施方案结合使用，除非技术上不兼容。
[0295]
上面描述了本公开的某些实施方案。然而，明确指出，本公开不限于那些实施方案，而是意图在于对本公开中明确描述的内容的添加和修改也包括在本公开的范围内。此外，将理解，本公开中描述的各种实施方案的特征不是相互排斥的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以各种组合和排列存在，即使这些组合或排列未曾表达出来。已经描述了用于对样本进行成像的系统和方法的特定实现方式，现在对于本领域技术人员将变得显而易见的是，可使用并入有本公开的概念的其他实现方式。因此，要求保护的发明不应限于特定所描述的实施方案，而应仅受所附权利要求的精神和范围限制。