质保3年只换不修，厂家长沙实了个验仪器制造有限公司

一、概述

图像采集系统（Image Acquisition System）是赛默飞Invitrogen Countess 3 FL 自动细胞计数仪的核心功能模块之一，也是实现自动化细胞识别、计数与分析的基础。
该系统融合了高分辨率数字成像技术、智能光学控制算法和多通道荧光采集能力，可在短时间内获得清晰、稳定、对比度高的细胞图像。

Countess 3 FL通过光学透射成像与荧光激发成像相结合，实现了从明场细胞观测到多维荧光信号获取的全流程自动化图像采集体系。
其图像采集技术兼顾分辨率、速度与信噪比，能够在8–12秒内完成图像获取、处理与结果输出，是目前细胞自动计数设备中集成度最高的成像平台之一。

二、图像采集系统组成

Countess 3 FL的图像采集系统由四大模块构成：

1. 光学成像模块
   负责样品照明、聚焦与图像形成。

2. 传感器采集模块
   通过高灵敏度CMOS图像传感器将光信号转化为数字信号。

3. 图像处理模块
   由嵌入式计算芯片和AI算法执行实时图像优化与特征提取。

4. 用户交互模块
   通过7英寸触控屏实时显示采集图像，并提供调整与预览功能。

各模块协同工作，实现图像从“光学输入”到“数字输出”的高效转化。

三、光学成像原理

1. 明场采集

明场成像利用透射白光照射样品。
光线穿过细胞后，因折射率与厚度差异产生光强变化，形成具有灰度对比的图像。系统通过自动曝光和亮度均衡，使细胞轮廓、核区和背景之间的对比度最大化。

明场图像用于：

• 未染色细胞的形态观察；

• 台盼蓝染色下的活死细胞区分；

• 聚团分割与形态识别分析。

2. 荧光采集

在荧光模式下，仪器通过LED激发光源照射样品。染料吸收特定波长光后发射荧光，系统通过滤光片仅接收目标波段的发射光，实现信号采集。

Countess 3 FL标配3个独立荧光通道：

荧光图像采集采用短曝光、高增益模式，以确保弱信号细胞也能被检测到。

四、图像采集硬件参数

五、图像采集过程

Countess 3 FL的图像采集为全自动流程，主要分为以下五个阶段：

1. 样品加载识别

当检测芯片插入仪器后，系统自动识别芯片类型与位置，通过光学定位检测样品是否填充完整。

2. 自动聚焦（Auto Focus）

系统利用图像梯度与亮度对比算法确定最佳焦平面：

• 先进行粗聚焦扫描，定位焦点大致范围；

• 再执行精聚焦算法，通过最大对比度点确定最清晰位置；

• 整个聚焦过程仅需1–2秒。

3. 曝光与光强调整

自动曝光（Auto Exposure）系统检测图像灰度分布，根据亮度动态调整光源强度与曝光时间，确保图像既不过曝也不过暗。

4. 图像采集

聚焦与光强确定后，系统捕获高分辨率图像：

• 明场模式：单帧采集；

• 荧光模式：逐通道采集三帧图像；

• 叠加模式：系统自动融合多通道结果生成Overlay图像。

5. 图像优化与保存

采集的原始图像经过自动降噪、平场校正与锐化处理后进入分析阶段，同时保存为TIFF或JPEG格式以供后续查看。

六、图像优化与算法处理

1. 平场校正（Flat-Field Correction）

用于消除光照不均与镜头暗角造成的亮度差异，使图像亮度均匀一致。

2. 噪声抑制

应用高斯与中值滤波算法去除背景噪声和随机像素干扰，提高信号清晰度。

3. 对比度增强

通过直方图均衡化与Gamma校正提升图像层次，使细胞边界更加清晰。

4. 多通道叠加

在荧光模式下，系统根据波长参数叠加不同通道图像，实现多标记信号的空间可视化。

5. 聚团分割算法

对于重叠细胞，使用分水岭算法（Watershed Segmentation）进行区域分离，保证计数准确。

6. 自动背景扣除

通过背景建模算法区分样品区域与背景，消除非细胞区域干扰。

七、图像显示与用户界面

1. 实时预览功能

在采集过程中，用户可实时查看图像预览，确认样品状态与焦距。

2. 图像浏览界面

采集完成后，屏幕显示高分辨率图像及分析结果。用户可进行：

• 图像放大、缩小与移动；

• 切换明场与荧光通道显示；

• 调整亮度与对比度；

• 叠加显示或单通道查看。

3. 伪彩显示

荧光图像可使用伪彩模式区分不同染料信号，常用颜色方案为：

• Blue通道：蓝色；

• Green通道：绿色；

• Red通道：红色；

• Overlay图像：多色叠加。

4. 结果叠加图

检测完成后，仪器自动在图像上标记识别出的细胞边界。

• 活细胞以绿色轮廓显示；

• 死细胞以红色标记；

• 碎片或杂质不显示。

八、图像采集性能特点

1. 高速性
   采集与分析全过程不超过12秒，支持高通量样品检测。

2. 高分辨率
   图像细节清晰，可分辨直径4 μm的细胞。

3. 高信噪比
   通过光源优化与算法滤波，使图像信号纯净、无明显背景。

4. 重复性强
   同一条件下多次采集的图像亮度与清晰度误差≤3%。

5. 低热噪性能
   冷光源与CMOS低功耗设计保证图像稳定，无热漂移影响。

6. 自适应能力强
   可自动调整至不同密度、亮度和类型的样品。

九、荧光图像采集特性

在荧光模式下，Countess 3 FL采用多帧顺序采集技术。

1. 通道独立曝光

每个通道根据荧光强度独立设定曝光时间，避免强信号通道过曝或弱信号通道丢失。

2. 光谱补偿机制

当两种染料光谱重叠时，系统自动执行光谱分离算法（Spectral Unmixing），确保各通道信号准确还原。

3. 多通道叠加输出

采集完成后，系统生成三种图像：

• 单通道图像（Blue、Green、Red）；

• 明场+荧光叠加图（Overlay）；

• 信号强度分布图。

4. 信号定量化

系统通过像素亮度计算荧光强度平均值，可用于相对荧光量分析。

十、数据格式与文件管理

1. 图像文件类型

2. 文件命名规则

自动命名格式：
SampleName_Date_Time_Mode_Channel
示例：HeLa_2025-10-30_1435_BrightField_Green.tif

3. 文件导出

支持通过U盘、LAN或云端导出，文件自动分类存储于日期文件夹中。

十一、典型图像特征与应用举例

1. 明场图像特征

• 细胞形态清晰，边缘锐利；

• 细胞核区域透明；

• 台盼蓝染色细胞呈深色；

• 背景均匀、无噪点。

应用场景：

• 细胞生长状态观察；

• 传代前浓度检测；

• 活死细胞比例测定。

2. 荧光图像特征

• 通道信号强度均衡，无光溢出；

• 各染料信号分布清晰可辨；

• 多通道叠加时图像色彩区分明显。

应用场景：

• GFP转染效率评估；

• PI标记细胞死亡检测；

• DAPI核染观察与统计。

十二、图像误差与校正机制

仪器可自动检测上述问题并提示用户校正。

十三、维护与清洁建议

1. 镜头与光路

• 使用无尘布与70%乙醇清洁；

• 禁止使用含氯或研磨剂溶液；

• 定期检查光源窗口是否有灰尘。

2. 传感器保护

• 避免高湿与强光直射；

• 开机前确保样品槽无残液。

3. 校准频率

• 每月一次光学校准；

• 使用标准微球检测视野均匀度与焦距精度。

4. 软件维护

• 定期更新系统软件与算法库；

• 确保图像压缩与存储模块正常运行。

十四、性能验证与测试结果

在多实验室联合验证中，Countess 3 FL的图像采集系统表现如下：

这些性能保证了仪器在长时间使用下仍能输出一致且高质量的图像。