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細(xì)胞計(jì)數(shù)專題 | LUNA-FX7™新自動(dòng)對(duì)焦算法提高極低細(xì)胞濃度下的細(xì)胞計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性

2025年08月03日 09:52:49      來源:廣州虹科電子科技有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺(tái)      閱讀量:0

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現(xiàn)代細(xì)胞計(jì)數(shù)儀采用自動(dòng)化方法,在特定濃度范圍內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。其上限受限于在高濃度條件下準(zhǔn)確區(qū)分細(xì)胞邊界的能力,而相機(jī)視野等因素則決定了下限。在圖像中僅包含少量可識(shí)別細(xì)胞或特征的情況下,自動(dòng)對(duì)焦可能會(huì)失效,從而影響細(xì)胞計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性,并導(dǎo)致變異系數(shù)(CV)升高。在常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng)過程中,只要細(xì)胞濃度足夠,這通常不是主要問題。但當(dāng)細(xì)胞樣本濃度極低時(shí),例如在細(xì)胞治療產(chǎn)品制造的初始種子培養(yǎng)階段,對(duì)焦精確度就變得尤為關(guān)鍵。在此類情況下,確保在極低細(xì)胞濃度條件下獲得清晰的圖像是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)細(xì)胞計(jì)數(shù)的關(guān)鍵。

為了解決這一問題,我們開發(fā)了一種全新的自動(dòng)對(duì)焦算法,采用技術(shù)準(zhǔn)確識(shí)別圖像中的特征。本技術(shù)說明介紹了點(diǎn)成LUNA-FX7™軟件版本(v1.9.1及以上)的更新內(nèi)容,該版本針對(duì)極低濃度樣本優(yōu)化了自動(dòng)對(duì)焦功能。此外,本文還展示了點(diǎn)成LUNA-FX7™全自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀的性能。

點(diǎn)成LUNA FX7™的自動(dòng)對(duì)焦過程

點(diǎn)成LUNA-FX7™系統(tǒng)采用基于圖像對(duì)比度的自動(dòng)對(duì)焦算法,以優(yōu)化聚焦性能。其自動(dòng)對(duì)焦過程由粗略掃描精細(xì)掃描兩個(gè)階段組成,確保點(diǎn)成LUNA-FX7™系統(tǒng)具備的對(duì)焦能力(圖1)。

該過程首行粗略掃描,在較寬的Z軸范圍內(nèi)采集圖像,以覆蓋更大的景深范圍,并確定一個(gè)大致的焦平面。隨后,系統(tǒng)執(zhí)行精細(xì)掃描,在更小范圍的Z軸平面上進(jìn)一步調(diào)整焦點(diǎn),以精準(zhǔn)定位最準(zhǔn)確的焦平面。該優(yōu)化過程基于圖像特征,確保點(diǎn)成LUNA-FX7™系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)焦性能。

圖1:圖中顯示了LUNA-FX7系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦過程的工作流程,包括粗略掃描和精細(xì)掃描

自動(dòng)對(duì)焦的挑戰(zhàn)

依賴圖像對(duì)比度的自動(dòng)對(duì)焦算法在目標(biāo)物較少或圖像特征有限的情況下可能會(huì)遇到挑戰(zhàn),從而難以準(zhǔn)確確定合適的焦點(diǎn)位置。這一問題通常在粗略掃描階段較為明顯,此時(shí)系統(tǒng)難以識(shí)別適當(dāng)?shù)腪軸平面,進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)精細(xì)掃描過程中的對(duì)焦失?。▓D2A)。

為解決這一問題,我們開發(fā)了一種全新的算法,以增強(qiáng)低細(xì)胞濃度或圖像特征較少情況下的特征識(shí)別能力(圖2B)。這種改進(jìn)算法顯著提升了自動(dòng)對(duì)焦過程的準(zhǔn)確性和可靠性,在具有挑戰(zhàn)性的場(chǎng)景下提供更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定的對(duì)焦結(jié)果。

不同算法在對(duì)焦性能上的對(duì)比

(A) 算法1未能找到正確的焦點(diǎn),導(dǎo)致圖像模糊,清晰度較差。
(B) 算法2成功識(shí)別出合適的焦點(diǎn)位置,呈現(xiàn)出清洗銳利的圖像。

自動(dòng)對(duì)焦性能提升

為了驗(yàn)證并展示新開發(fā)的自動(dòng)對(duì)焦算法的有效性,我們使用相同的樣本對(duì)不同版本的點(diǎn)成LUNA-FX7™軟件進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果證實(shí)該自動(dòng)對(duì)焦算法的性能得到了顯著提升。這一重要改進(jìn)得益于綜合優(yōu)化策略的實(shí)施,有效增強(qiáng)了目標(biāo)檢測(cè)的靈敏度,從而在所有視野范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定的對(duì)焦位置(圖3)。

升級(jí)后的算法即使在圖像中目標(biāo)物數(shù)量極少的復(fù)雜場(chǎng)景下,依然能夠精準(zhǔn)定位焦點(diǎn)。在每幅圖像目標(biāo)物少于5個(gè)的極低細(xì)胞濃度條件下,算法仍能穩(wěn)定提供準(zhǔn)確的對(duì)焦結(jié)果,充分體現(xiàn)了其的可靠性和適應(yīng)性。

U937細(xì)胞被稀釋至2.54 × 10? 個(gè)/mL的濃度,使每幅圖像中的目標(biāo)物數(shù)量少于5個(gè)。完整的12個(gè)視野(FOVs)展示如下。算法2能夠有效檢測(cè)并識(shí)別目標(biāo)物(A),而算法1未能實(shí)現(xiàn)理想的對(duì)焦效果(B)。

結(jié)論

點(diǎn)成LUNA-FX7™系統(tǒng)在極低細(xì)胞濃度條件下依然能夠?qū)崿F(xiàn)高精度細(xì)胞計(jì)數(shù)。我們優(yōu)化的自動(dòng)對(duì)焦算法采用綜合增強(qiáng)策略,有效提高了目標(biāo)檢測(cè)的靈敏度,使對(duì)焦性能顯著提升。即使在目標(biāo)物或圖像特征有限的情況下,該算法仍能精準(zhǔn)識(shí)別焦點(diǎn)位置。

這些技術(shù)升級(jí)使LUNA-FX7™系統(tǒng)成為復(fù)雜環(huán)境下可靠且高效的細(xì)胞計(jì)數(shù)解決方案。全新自動(dòng)對(duì)焦算法已應(yīng)用于點(diǎn)成LUNA-FX7™軟件版本1.9.1及以上。

點(diǎn)成LUNA-FX7™細(xì)胞計(jì)數(shù)解決方案

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