LabVIEW开发实时自动化多物镜云盘算全玻片成像装置
数字病理学范畴正在迅速发展，这主要是由于盘算机处置惩罚本领、数据传输速度、软件创新和云存储解决方案方面的技能进步。因此，病理科室不仅将数字成像用于图像存档等简朴任务，还用于远程病理学等具有挑衅性的任务。别的，数字成像模式不是用相机捕获静态图像，而是演变为全玻片成像，这是一种相对当代的技能。别的，当代成像模式不再使用相机来捕获静态图像，而是朝着全玻片成像发展。全玻片成像体系旨在访问，整合和重用社区知识。它通过图像搜索将病理学家和研究人员接洽起来，将载玻片转换为可共享的知识数据库。
市售全玻片成像扫描仪使用超过100帧/秒的相机，先进的机器人技能和基于LED的频闪灯来改进舞台技能，除了消除运动模糊。别的，一些全玻片成像体系采用替代图像收罗方法，比方阵列显微镜或双传感器扫描（或一连自动对焦），可以在不牺牲对焦可靠性的环境下更快地举行图像收罗。扫描仪的分辨率受用于扫描的显微镜物镜、物镜的数值孔径和相机光电传感器的质量。全玻片成像的功能是在功能强盛的盘算机的帮助下管理的。通常，大多数可用的全玻片成像扫描仪都是桌面安装，其面积至少为半平方米，可能具有单独的扫描仪，索引和盘算单元。因此，这些功能强盛的多玻片全玻片成像扫描仪体积庞大，未便携且代价昂贵。
介绍一种用于全玻片成像的新技能。我们的方法涉及一个紧凑的、独立的装备，该装备成本低、无尘、光学隔离，并具有独特的设计。该装备是一个便携式的一体化单元，包罗一台板载微型盘算机，能够数字化整个构造学载玻片或其特定部分。该装备可以通过iPad上的用户界面应用程序举行远程控制。iPad应用程序非常直观和用户友爱。数字化过程包罗四个阶段：图像收罗（扫描）、存储、编辑和图像显示。扫描仪有四个主要部分：光源、载玻片载物台、显微镜物镜和用于图像捕获的高分辨率相机。该扫描仪采用通常称为光栅扫描的方法逐块捕获构造切片的图像。捕获单个磁贴（图像）并将其拼接在一起，以创建整个幻灯片的数字图像。扫描可通过电动软件控制完成4×,10×,20×和40×放大倍率。图像将显示在iPad的屏幕上。iPad用于通过Wi-Fi控制扫描仪。图像以医学数字成像和通信格式存储，存储容量为1TB。这里介绍的全玻片成像仪器被假想为网络细胞生态体系的一部分，此中每个细胞都是一个便携式扫描仪装备，用于获取病理图像数据并连接到负责进一步处置惩罚和存档获取的整个载玻片图像的服务器办法。别的，还将向临床和研究界提供图像档案和盘算机辅助算法，以举行进一步的诊断和审查。
主要有五个硬件部分：照明、成像光学、自动化载物台、电子和迷你PC。
1. 照明：将其放置在包罗样品的板下方，用于照亮样品;它由一个一瓦的LED和一个光学透镜组成。
2. 成像光学元件：点亮样品后，使用成像设置拍摄样品的图像，该设置由物镜、镜子、管透镜和相机组成。
3. 自动载物台：XYZ载物台连接到步进电机以实现自动平移;装备上的微控制器和软件控制着全机械化载物台。
4. 电子：微控制器和驱动程序用于驱动硬件。电子产品主要由微控制器板、步进电机驱动器、LED驱动器、MOS FET IC和电源单元组成。
5. 迷你CPU：CPU控制、处置惩罚、获取和存储图像。根据要求，此CPU由处置惩罚器、内存和存储组成。
三个平移级、转塔和目镜与步进电机耦合，步进电机由电机驱动器驱动。在CPU中运行的独立软件控制所有步进电机、LED指示灯、安装在线性执行器上的滑动托盘以及通过微控制器的照明LED。前端控制软件包罗所有必须的控制按钮，可在Apple iPad上运行，并远程连接到装备内的CPU。应用程序界面控制载物台、照明、物镜转盘、对焦、曝光相机和扫描。收罗软件将图像传输到图像云，将它们存储在为每个用户指定的存储位置。别的，必要的元数据随这些图像一起发送，以促进图像拼接。大多数盘算和存储都在云中执行，以最大水平地减少扫描装备端所需的资源。
扫描仪具有用于插入载玻片的滑动端口。滑动托盘与100毫米行程执行器耦合，该执行器是全自动的，可通过iPad应用程序举行控制。该装备还具有一个多目的体系，带有由软件控制的自动转塔。下面列出了除这些功能之外的各种其他功能。
隔离无尘光学设计：显微镜是复杂的光学仪器，必须定期维护和干净，以确保无差错的显微镜和检测到的图像的准确性。当尘土、棉绒、花粉和污垢没有实时去除时，它们会显着降低光学性能。本装置中使用的扫描仪的所有光学元件都装在气密管中，因此体系不太可能受到尘土的影响。
基于云盘算的便携式紧凑型体系设计：在农村地区，移动医院服务和其他短期医疗诊断服务需要易于运输的装备。然而，最先进的全玻片成像体系需要高性能盘算来处置惩罚和控制，并且是笨重的桌面安装。为了确保设计的可移植性，所有盘算密集型任务和过程都在云服务器上执行。
LabVIEW是一个图形化编程环境，用于开发自动化研究、验证和生产测试体系。LabVIEW的数据流结构自然支持并行处置惩罚，这是LabVIEW的主要优势。因此，当应用程序需要同时执行多个任务，比方收罗、捕获、监测、处置惩罚和分析时，LabVIEW程序是最佳选择，由于将多个并行循环放到框图上即可轻松完成并行处置惩罚。
在接口的环境中，LabVIEW被发现是比Python快5倍[19]。思量到LabVIEW的优势，此处使用的体系结构是排队消息处置惩罚程序（QMH）。QMH答应代码的差异部分在发送和吸收数据时并行运行。每段代码代表一个任务，比方数据收罗，其结构类似于状态机。
软件架构流程图，主要包罗初始化、收罗、事件处置惩罚程序、消息处置惩罚程序和实时Web通信模块。这种架构和使用LabVIEW的最大优势之一是错误处置惩罚，完整代码中每个函数的误差线都连接到错误处置惩罚器部分。错误处置惩罚程序对错误举行优先级排序，并安稳、快速地运行模块。错误处置惩罚程序还使调试代码更快、更容易。
基于LabVIEW的控制软件包罗多种适合临床使用的智能功能，比方自动曝光算法、色彩校正以及基于通过“卷积-直方图-均匀值”方法天生焦点形貌的新型自动对焦算法。凭借低成本和高质量的光学元件，该装备可以扫描整个载玻片∼5分钟，最大分辨率0.25μ米与一个40×目的。该界面还可以切换到更适合研究人员的手动模式，使用户能够通过图像重叠、收罗区域、收罗速度和四个物镜的选择来更好地控制图像收罗。体系设计是未来主义和模块化的，具有精良的潜力来顺应和整合临床研究界的需求以及不断发展的数字病理学和远程医疗范畴。它还可用于许多教育活动，包罗多学科研究生和专业教育、虚拟跟踪和辅导、绩效改进筹划和体检。
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