背景技術(shù)：
：：為了表征給定藥品配方的品質(zhì)，區(qū)分各種顆粒類型是重要的。例如，低特異性的區(qū)分可能將諸如玻璃薄片之類的物體混淆為蛋白質(zhì)顆粒物質(zhì)。需要高特異性的區(qū)分系統(tǒng)，以在確定配方時(shí)提供準(zhǔn)確的判決。當(dāng)沒(méi)有關(guān)于特定藥品中的顆粒類型的信息時(shí)，可能難以正確地表達(dá)藥品配方。不幸的是，常規(guī)的顆粒檢測(cè)技術(shù)不適于檢測(cè)蛋白質(zhì)聚集體以及其他小的和/或脆弱的顆粒。人類檢查員通常不能察覺小于約100微米的顆粒。自動(dòng)檢查技術(shù)通常是破壞性的；也就是說(shuō)，它們涉及將正在檢查的流體從其容器去除，這通常導(dǎo)致該流體不適于治療使用。此外，常規(guī)的非破壞性檢查系統(tǒng)僅使用容器的單個(gè)快照來(lái)確定是否存在顆粒，這經(jīng)常導(dǎo)致不精確的顆粒尺寸測(cè)量和/或顆粒計(jì)數(shù)。常規(guī)的檢查技術(shù)還可能涉及對(duì)諸如蛋白質(zhì)聚集體之類的更脆弱顆粒的破壞。例如，高速旋轉(zhuǎn)(例如，以2000rpm或更高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)若干秒)裝有流體的瓶可能撕裂流體中的蛋白質(zhì)聚集體。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：這里公開的技術(shù)的一實(shí)施例涉及用于非破壞性地檢測(cè)至少部分地裝有流體的器皿中的顆粒(即，未溶解顆粒)的裝置，所述流體諸如為水性流體、乳濁液、油、有機(jī)溶劑。這里使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)”將被理解為包括檢測(cè)、表征、區(qū)分、辨別或識(shí)別顆粒的存在、數(shù)量、位置、身份、尺寸、形狀(例如，伸長(zhǎng)度或圓度)、顏色、熒光性、對(duì)比度、吸光度、反射度或其他特性，或者這些特性中的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)、八個(gè)、九個(gè)、十個(gè)、十一個(gè)、十二個(gè)或更多的組合。在示范性實(shí)施例中，該裝置包括成像器以獲取表示流體中顆粒的軌道(trajectory)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)(time-seriesdata)。操作上耦合到成像器的存儲(chǔ)器儲(chǔ)存該時(shí)間序列數(shù)據(jù)，操作上耦合到存儲(chǔ)器的處理器檢測(cè)和/或識(shí)別所述顆粒。更具體而言，該處理器反轉(zhuǎn)該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的時(shí)間順序以形成反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，根據(jù)該反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)評(píng)估顆粒的軌道，并且基于該軌道確定顆粒的存在或類型。如這里定義的那樣，反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)包括已經(jīng)以相反時(shí)間順序排列的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的幀，使得最后發(fā)生的事件首先出現(xiàn)(反之亦然)。另一些實(shí)施例包括用于非破壞性地檢測(cè)至少部分地裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的方法和對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。實(shí)施該方法包括例如用處理器反轉(zhuǎn)表示流體中的顆粒的軌道的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的時(shí)間順序以形成反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，該處理器執(zhí)行編碼在非易失性存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的指令。該方法還包括根據(jù)所述反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)評(píng)估所述顆粒的軌道，然后基于所述軌道檢測(cè)和/或識(shí)別所述顆粒。另一實(shí)施例是一種用于非破壞性地檢測(cè)至少部分地裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的裝置，該裝置包括：(a)至少兩個(gè)成像器，定位成從不同視角對(duì)顆粒進(jìn)行成像，每個(gè)成像器配置為獲取流體中的顆粒的一幅或多幅二維圖像；(b)存儲(chǔ)器，操作上耦合到所述成像器并且配置為儲(chǔ)存所述時(shí)間序列(time-series)；以及(c)處理器，操作上耦合到所述存儲(chǔ)器并且配置為通過(guò)以下步驟來(lái)檢測(cè)所述顆粒：(i)組合來(lái)自至少三幅圖像的二維圖像以確定指示器皿中的顆粒的位置的三維數(shù)據(jù)；以及(ii)至少部分地基于所述三維數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)所述顆粒。還包括一種用于非破壞性地檢測(cè)至少部分地裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的方法，該方法包括：(a)使用至少兩個(gè)成像器以不同視角對(duì)顆粒進(jìn)行成像從而各成像器分別獲取器皿中的顆粒的一幅或多幅二維圖像；(b)組合來(lái)自至少兩幅圖像的二維圖像以確定指示器皿中的顆粒的位置的三維數(shù)據(jù)；以及(c)至少部分地基于該三維數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)所述顆粒。本發(fā)明的另一些實(shí)施例包括用于非破壞性地檢測(cè)至少部分地裝有流體的器皿中的(一個(gè)或多個(gè))透明或反射性物體(例如，玻璃薄片)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。成像器獲取根據(jù)時(shí)間的、表示從器皿中的多個(gè)空間位置反射的光的數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在操作上耦合到成像器的存儲(chǔ)器中。操作上耦合到存儲(chǔ)器的處理器基于所述數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別由所述數(shù)據(jù)表示的多個(gè)位置中的每個(gè)位置的相應(yīng)的最大反射光量，來(lái)檢測(cè)(有可能響應(yīng)于編碼在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中的指令)所述物體(例如，玻璃薄片)。所述處理器然后基于最大反射光量超過(guò)預(yù)定值的相應(yīng)空間位置的數(shù)量來(lái)確定器皿中是否存在所述物體(例如，玻璃薄片)。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種非破壞性地確定至少部分裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的數(shù)量和尺寸的方法。所述方法包括：(a)接收在指定成像條件下獲得的器皿中的顆粒的至少一幅圖像；(b)基于所述至少一幅圖像，檢測(cè)所述顆粒并且確定指示所述圖像中所檢測(cè)的顆粒的表觀尺寸的信息；(c)確定指示所檢測(cè)的顆粒的表觀顆粒尺寸分布的表觀顆粒尺寸族群信息；以及(d)基于以下各項(xiàng)確定指示所檢測(cè)的顆粒的實(shí)際顆粒尺寸分布的實(shí)際顆粒尺寸族群信息：(i)所述表觀顆粒尺寸族群信息，以及(ii)指示在與所述指定成像條件對(duì)應(yīng)的條件下成像的一組或多組標(biāo)準(zhǔn)尺寸顆粒的表觀尺寸分布的校準(zhǔn)族群信息。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于確定至少部分地裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的數(shù)量和尺寸的裝置，所述裝置包括至少一個(gè)處理器，所述至少一個(gè)處理器配置為：(a)接收在指定成像條件下獲得的器皿中的顆粒的至少一幅圖像；(b)基于所述至少一幅圖像，檢測(cè)所述顆粒并且確定指示所述圖像中所檢測(cè)的顆粒的表觀尺寸的信息；(c)確定指示所檢測(cè)的顆粒的表觀顆粒尺寸分布的表觀顆粒尺寸族群信息；以及(d)基于以下各項(xiàng)確定指示所檢測(cè)的顆粒的實(shí)際顆粒尺寸分布的實(shí)際顆粒尺寸族群信息：(i)所述表觀顆粒尺寸族群信息，以及(ii)指示在與所述指定成像條件對(duì)應(yīng)的條件下成像的一組或多組標(biāo)準(zhǔn)尺寸顆粒的表觀尺寸分布的校準(zhǔn)族群信息。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于非破壞性地確定至少部分地裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的數(shù)量和尺寸的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括非易失性的、計(jì)算機(jī)可讀指令，所述指令在由處理器運(yùn)行時(shí)使處理器：(a)接收在指定成像條件下獲得的器皿中的顆粒的至少一幅圖像；(b)基于所述至少一幅圖像，檢測(cè)所述顆粒并且確定指示所述圖像中所檢測(cè)的顆粒的表觀尺寸的信息；(c)確定指示所檢測(cè)的顆粒的表觀顆粒尺寸分布的表觀顆粒尺寸族群信息；以及(d)基于以下各項(xiàng)確定指示所檢測(cè)的顆粒的實(shí)際顆粒尺寸分布的實(shí)際顆粒尺寸族群信息：(i)所述表觀顆粒尺寸族群信息，以及(ii)指示在與所述指定成像條件對(duì)應(yīng)的條件下成像的一組或多組標(biāo)準(zhǔn)尺寸顆粒的表觀尺寸分布的校準(zhǔn)族群信息。本發(fā)明的又一實(shí)施例是一種用于非破壞性地檢測(cè)至少部分裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的方法，所述方法包括：(a)使用至少一個(gè)成像器來(lái)對(duì)所述顆粒進(jìn)行成像；(b)處理所述圖像以確定指示所述器皿中的顆粒的位置的位置數(shù)據(jù)；(c)至少部分地基于所述位置數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)所述顆粒，其中至少部分地基于所述位置數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)所述顆粒包括識(shí)別所述器皿的子區(qū)域中顆粒的存在；(d)當(dāng)顆粒位于所述器皿的子區(qū)域中時(shí)，使用傳感器來(lái)確定所述顆粒的特性；(e)生成指示所確定的特性的顆粒特性數(shù)據(jù)；以及(f)將所述顆粒特性數(shù)據(jù)與標(biāo)識(shí)所述顆粒的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于非破壞性地檢測(cè)至少部分裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的裝置，所述裝置包括：(a)定位成對(duì)所述顆粒進(jìn)行成像的至少一個(gè)成像器；(b)至少一個(gè)傳感器，配置成當(dāng)所述顆粒位于所述器皿的子區(qū)域中時(shí)，確定所述顆粒的特性；(b)至少一個(gè)處理器，操作上耦合到所述至少一個(gè)成像器和所述傳感器中的每一個(gè)并且配置為：處理所述圖像以確定指示所述器皿中的顆粒的位置的位置數(shù)據(jù)；至少部分地基于所述位置數(shù)據(jù)檢測(cè)所述顆粒并且識(shí)別所述器皿的子區(qū)域中所述顆粒的存在；當(dāng)所述顆粒位于所述器皿的子區(qū)域中時(shí)，使用來(lái)自所述傳感器的信號(hào)以確定所述顆粒的特性；生成指示所確定的特性的顆粒特性數(shù)據(jù)；以及將所述顆粒特性數(shù)據(jù)與標(biāo)識(shí)所述顆粒的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于非破壞性地檢測(cè)至少部分裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的裝置，其中所述器皿包括繞縱軸設(shè)置的透明管狀器皿壁，所述裝置包括：成像器，配置為獲取流體中的顆粒的一幅或多幅圖像，所述成像器包括定位成將所述顆粒成像到傳感器上的至少一個(gè)成像光學(xué)元件；照明光源，至少部分地定位在經(jīng)過(guò)所述器皿并且與所述器皿的縱軸基本正交的平面內(nèi)，所述照明光源布置成基本消除從所述光源發(fā)射的從所述器皿壁反射或折射并且被所述至少一個(gè)光學(xué)元件成像到傳感器上的光線的存在。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種非破壞性檢測(cè)至少部分裝有流體的器皿中的未溶解顆粒的方法，其中所述器皿包括繞縱軸設(shè)置的透明管狀器皿壁，該方法包括：使用成像器來(lái)獲取流體中的顆粒的一幅或多幅圖像，所述成像器包括定位成將顆粒成像到傳感器上的至少一個(gè)成像光學(xué)元件；以及用至少部分定位在經(jīng)過(guò)所述器皿并且與所述器皿的縱軸基本正交的平面內(nèi)的照明光源照射所述器皿，所述照明光源布置成基本消除從所述光源發(fā)射的從所述器皿壁反射或折射并且被所述至少一個(gè)光學(xué)元件成像到傳感器上的光線的存在。與其他顆粒檢測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)不同，本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)進(jìn)行非破壞性操作，不需要從器皿去除流體以檢測(cè)、計(jì)數(shù)和識(shí)別器皿中的顆粒。結(jié)果，本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)可用于研究在長(zhǎng)時(shí)間跨度上(例如，若干分鐘、小時(shí)、天、月或年)顆粒、流體和器皿的變化以及它們之間的相互作用。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)不一定涉及或?qū)е聦?duì)器皿中的甚至更脆弱的顆粒(諸如小的蛋白質(zhì)聚集體)的破壞。它們還捕捉時(shí)間序列數(shù)據(jù)，即，表示移動(dòng)流體中的顆粒軌道的數(shù)據(jù)。因?yàn)楸景l(fā)明的系統(tǒng)使用時(shí)間序列數(shù)據(jù)代替器皿的單幀快照，所以它們能更精確地評(píng)估器皿中的顆粒數(shù)量和顆粒尺寸。它們還能從顆粒的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)出關(guān)于每個(gè)顆粒的更多信息，諸如顆粒形態(tài)和顆粒成分。例如，下落的顆粒傾向于比上升的顆粒更致密。前述
發(fā)明內(nèi)容僅是示范性的，無(wú)意以任何方式成為限制。除了所示方面之外，上述實(shí)施例和特征、其他方面、實(shí)施例、以及特征將通過(guò)參照下面的圖以及詳細(xì)說(shuō)明而變得顯然。附圖說(shuō)明附圖被包括在本說(shuō)明書中并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，附圖示出了所公開的技術(shù)的實(shí)施例，并且與文字描述一起用于說(shuō)明所公開的技術(shù)的原理。圖1A-1C分別示出視覺檢查單元、視覺檢查成像模塊和視覺檢查平臺(tái)，它們每個(gè)可用于檢測(cè)和識(shí)別至少部分裝有流體的容器內(nèi)的顆粒。圖2A示出樣本準(zhǔn)備、加載、以及圖1A-1C所示的視覺檢查系統(tǒng)的操作。圖2B示出由示范性視覺檢查系統(tǒng)捕捉的處理了的顆粒圖像以及顆粒在器皿中的移動(dòng)流體中的軌道。圖3A-3C示出根據(jù)顆粒檢測(cè)和識(shí)別，包含所準(zhǔn)備的流體以及一個(gè)或多個(gè)顆粒的三類器皿攪拌：圓柱形器皿的旋轉(zhuǎn)(圖3A)、注射器的倒轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)(圖3B)、以及注射器的搖擺(圖3C)。圖4是用于對(duì)圓柱形器皿進(jìn)行成像的遠(yuǎn)心透鏡的光線圖。圖5A示出含有流體的圓柱形器皿中的流體彎月面和記錄體積。圖5B示出由容器形狀產(chǎn)生的圓柱形容器內(nèi)的畸變和盲點(diǎn)。圖5C和5D示出當(dāng)對(duì)圓柱形器皿進(jìn)行成像時(shí)補(bǔ)償畸變和盲點(diǎn)的技術(shù)。圖5E示出針對(duì)容器內(nèi)在各個(gè)位置的顆粒，由容器的形狀產(chǎn)生的圓柱形容器中的畸變和盲點(diǎn)。圖5F示出由圓柱形容器導(dǎo)致的畸變的理論模型，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于相同容器，但裝有不同折射率的流體。該圖還示出確認(rèn)理論模型的對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。圖5G示出使用校正光學(xué)元件來(lái)校正圓柱形容器中由容器的形狀所產(chǎn)生的畸變。圖5H是圖5G的校正光學(xué)元件的細(xì)節(jié)視圖。圖5I示出用于選擇若干校正光學(xué)元件之一的設(shè)備。圖6A-6D示出顆粒跟蹤系統(tǒng)，具有多個(gè)成像器以從許多角度(圖6A和6B)、從相同角度以更高幀速(圖6C)、以及從相同角度以不同空間分辨率(圖6D)來(lái)捕捉移動(dòng)顆粒的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。圖7A和7B示出觸發(fā)圖像獲取和照明以用于使用雙傳感器成像器來(lái)對(duì)顆粒進(jìn)行成像。圖8是靈活多用途照明結(jié)構(gòu)的示意圖，其包括位于正在檢查的器皿的前面、后面和下面的光源。圖9A至9C示出來(lái)自不同角度的照明以用于使用圖8所示的光源區(qū)分不同的顆粒種類。圖9D示出用于使用圖9A-9C的配置來(lái)區(qū)分不同的各種顆粒種類的照明序列和時(shí)序(timing)圖。圖10A-10C示出來(lái)自部分裝有流體的器皿的眩光(圖10A)以及光源在通過(guò)繞器皿的縱軸旋轉(zhuǎn)成像器而定義的區(qū)域外的定位(圖10B和10C)。圖10D-10E示出用于減少或消除來(lái)自器皿的眩光的替選照明方案。圖11是適于對(duì)偏振(手性)顆粒進(jìn)行成像的成像配置的示意圖。圖12是適于對(duì)熒光顆粒進(jìn)行激發(fā)和成像的成像配置的示意圖。圖13A和13B示出用示范性視覺檢查系統(tǒng)獲取的玻璃薄片(圖13A)和蛋白質(zhì)(圖13B)的最大強(qiáng)度投影圖像。圖14包括流程圖，其示出不同的一般顆粒檢測(cè)和識(shí)別過(guò)程，以及圖像預(yù)處理、顆粒跟蹤和統(tǒng)計(jì)分析子過(guò)程。圖15A和15B示出背景扣除之前(圖15A)和之后(圖15B)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀。圖16A是以八比特灰度級(jí)示出的顆粒的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀(在左邊示出)。圖16B是圖16B所示的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀的逼近視圖。圖16C和16D分別是圖16A和16B所示的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀的定限版本。圖17A-17D示出一對(duì)連續(xù)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀(圖17A)可以如何用于執(zhí)行預(yù)測(cè)跟蹤(圖17B-17D)。圖18A示出顯示了若干顆粒的灰度級(jí)時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀。圖18B示出了用于定位顆粒的幾何中心的圖18A的定限版本。圖19示出顯示了顆粒碰撞/遮擋(occlusion)的連續(xù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀。圖20A示出具有彼此相鄰的一對(duì)顆粒在高亮區(qū)域內(nèi)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀。圖20B-20E是連續(xù)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀，顯示了看起來(lái)像圖20A的高亮區(qū)域中的顆粒傳播經(jīng)過(guò)彼此的顆粒遮擋。圖21A-21C示出了針對(duì)直軌道(圖21A)、彎曲軌道(圖21B)和拋物線軌道(圖21C)，由偽像(諸如器皿壁上的擦痕或污垢片)的背景扣除導(dǎo)致的移動(dòng)顆粒的表觀遮擋。圖22A-22C示出使用反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)來(lái)定位不規(guī)則形狀的顆粒的質(zhì)心(圖22B和22C)，以及使用質(zhì)心定位來(lái)確定顆粒軌道(圖22A)。圖23A-23D示出在圓柱形器皿中觀察和模擬的流體動(dòng)力學(xué)。圖23A示出彎月面形狀的改變。圖23B和23C示出裝有流體的器皿內(nèi)的渦流形成。圖23D示出示范性渦流中的顆粒軌道。圖24A和24B示出反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的連貫幀的逼近視圖，其中顆粒碰撞還未被正確地解決(圖24A)，以及在錯(cuò)誤校正之后的相同圖(圖24B)。圖25A-25E示出由于顆粒移動(dòng)引起的時(shí)間相關(guān)的顆粒尺寸測(cè)量。圖25F是圖25C所示顆粒的時(shí)間相關(guān)Feret直徑的曲線圖。圖26A示出不同時(shí)間間隔的處理了的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的幀，跡線指示不同的顆粒軌道。圖26B示出根據(jù)圖26A所示的顆粒軌道，多個(gè)時(shí)間相關(guān)顆粒屬性的示范性測(cè)量。圖27A-27F示出利用后角照明，對(duì)關(guān)注區(qū)域的檢測(cè)。圖27A示出原始圖像(時(shí)間序列數(shù)據(jù)的幀)，其經(jīng)受邊緣檢測(cè)(圖27B)、灰度級(jí)定限(圖27C)、彎月面和瓶基底的識(shí)別(圖27D)、關(guān)注區(qū)域確定(由圖27E中的虛線定界)以及剪裁(圖27F)以產(chǎn)生容器中可見的流體的圖像。圖28A-28C示出背后照亮的瓶的填充體積檢測(cè)。圖28A示出瓶的原始圖像。圖28B示出利用定限和邊緣檢測(cè)確定的關(guān)注區(qū)域(由虛線定界)。瓶表面上的缺陷(圖28C所示)可能妨礙填充體積檢測(cè)。圖29A-29D示出從下面照亮的瓶的填充體積檢測(cè)。圖29A和29B是部分裝滿的器皿(圖29A)和空器皿(圖29B)的假色(false-color)圖像。圖29C和29D示出部分裝滿的、空的和部分填充的器皿的自動(dòng)彎月面檢測(cè)。圖30示出適于處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)的處理器。圖31示出對(duì)包括亮顆粒和暗淡顆粒的圖像的灰度級(jí)定限的示例。圖32示出具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸(100μm)的顆粒族群的表觀顆粒尺寸的直方圖。圖33示出兩個(gè)顆粒族群的表觀顆粒尺寸計(jì)數(shù)曲線，每個(gè)族群具有所指示的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(μm)。圖34示出四個(gè)顆粒族群的表觀顆粒尺寸計(jì)數(shù)校準(zhǔn)曲線，每個(gè)族群具有所指示的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(μm)。圖35示出將校準(zhǔn)曲線的疊加擬合到樣本表觀顆粒尺寸計(jì)數(shù)曲線。圖36比較了確定顆粒的數(shù)量和尺寸的兩種技術(shù)(原始數(shù)據(jù)分箱(rawbinning)和LENS)的結(jié)果。圖37示出確定顆粒的數(shù)量和尺寸的過(guò)程，特征在于對(duì)閾值尺寸之上和之下的顆粒采用不同的尺寸確定技術(shù)。圖38A-38C示出顆粒跟蹤系統(tǒng)，具有多個(gè)成像器以從多個(gè)角度捕獲移動(dòng)顆粒的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。圖39示出傳播經(jīng)過(guò)容器的、被圖38A-C的顆粒跟蹤系統(tǒng)的兩個(gè)成像器(左面板)中的每個(gè)和三個(gè)成像器(右面板)中的每個(gè)所接收的光線。圖40示出與視覺檢查的人工結(jié)果相比較的、自動(dòng)顆粒檢測(cè)系統(tǒng)(由“APT”指明)的顆粒檢測(cè)結(jié)果。圖41示出自動(dòng)顆粒檢測(cè)系統(tǒng)的顆粒檢測(cè)和歸類結(jié)果。圖42示出針對(duì)自動(dòng)顆粒檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)顆粒計(jì)數(shù)隨樣品稀釋度變化的線性度進(jìn)行總結(jié)的圖表。圖43示出用于對(duì)蛋白質(zhì)聚集體顆粒進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)的自動(dòng)顆粒檢測(cè)系統(tǒng)的精度。圖44示出與視覺檢查的人工結(jié)果對(duì)照的、自動(dòng)顆粒檢測(cè)系統(tǒng)(由“APT”指明)的蛋白質(zhì)聚集體顆粒檢測(cè)結(jié)果。圖45示出和視覺檢測(cè)單元一起使用的分光計(jì)。具體實(shí)施方式圖1A示出示范性自動(dòng)視覺檢查單元100，其配置為非破壞性地檢測(cè)和/或識(shí)別至少部分裝有流體的透明容器10中的顆粒，流體諸如為含蛋白質(zhì)的藥品復(fù)合物、藥物、生物技術(shù)產(chǎn)品、飲品、以及由美國(guó)食品藥品管理局管理的其他半透明流體。雖然在一般實(shí)施例中，對(duì)顆粒是否存在的檢測(cè)可以通過(guò)觀察容器的其中外觀非均勻的部分(例如，足跟部(heel))來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于諸如計(jì)數(shù)和確定尺寸之類的顆粒特性測(cè)量而言，可能需要穿過(guò)容器的基本均勻的垂直壁觀察顆粒以減少畸變。這涉及微小的填充體積，因?yàn)閱卧?00可見的容器10中的流體的表觀上二維的橫截面必須有適當(dāng)?shù)拿娣e以提供可用的統(tǒng)計(jì)。所需的填充體積依賴于容器的圓直徑(容器越小，所需的填充體積越小)。在各種實(shí)施例中，容器的內(nèi)部容積可以被至少1％、至少5％、至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少100％地填充有流體。在各種實(shí)施例中，這里描述的顆粒檢測(cè)技術(shù)本質(zhì)上是光學(xué)的。因此，在一些實(shí)施例中，容器10的壁在照明波長(zhǎng)處足夠透明以允許包含在其中的液體可見。例如，在一些實(shí)施例中，容器10可以由清澈透明的硼硅酸鹽玻璃制成，但是可以使用其他適當(dāng)?shù)牟牧?。包含在器皿?nèi)的流體的渾濁也是重要的，應(yīng)足夠低以允許期望的可見水平。在一些實(shí)施例中，流體具有0-100NTU(散射濁度)范圍內(nèi)的渾濁度，優(yōu)選0-20NTU，更優(yōu)選地0-10NTU。用于渾濁度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)顆?？梢娪诶鏓PA指南手冊(cè)的渾濁度規(guī)定的第三章(1999年4月)中。示范性系統(tǒng)可以基于顆粒的不同光學(xué)特性來(lái)檢測(cè)和識(shí)別折射和/或散射光的透明和/或半透明顆粒(例如，蛋白質(zhì)聚集體、玻璃鱗片或薄片、以及油滴)、反射光的顆粒(例如，金屬鱗片)、和/或吸收光的顆粒(例如，炭黑和塑料顆粒)。本發(fā)明的一些視覺檢查單元100可以通過(guò)使用照明序列(諸如下面描述的那些)來(lái)檢測(cè)所有這三類顆粒。本發(fā)明的視覺檢查單元100也可以專門配置來(lái)檢測(cè)、識(shí)別和/或跟蹤蛋白質(zhì)(其可呈現(xiàn)為致密結(jié)合的聚集體、具有高的水含量的松散結(jié)合的棉絮狀物質(zhì))、(反射性)晶體、膠狀物質(zhì)、和/或非晶聚集體。術(shù)語(yǔ)“蛋白質(zhì)”可與術(shù)語(yǔ)“多肽”互換地使用，在其最寬意義上指的是兩個(gè)或更多亞單位氨基酸、氨基酸類似物或類肽物。亞單位可以通過(guò)肽鍵鏈接。在另一實(shí)施例中，亞單位可以通過(guò)其他鍵(例如，酯、醚等)鏈接。這里使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“氨基酸”指的是自然的和/或非自然或合成的氨基酸，包括甘氨酸以及D和L光學(xué)異構(gòu)體、氨基酸類似物和類肽物。三個(gè)或更多氨基酸的肽一般稱為寡肽，如果肽鏈短的話。如果肽鏈長(zhǎng)，則該肽一般稱為多肽或蛋白質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“肽片段”在這里使用時(shí)也指的是肽鏈。容器10可以是矩形或圓柱形器皿，由玻璃或塑料制成(例如，杯、瓶、安瓿(ampoule)、筒、試管、或注射器)；它也可以具有其他形狀和/或由不同材料制成，只要它提供成像波長(zhǎng)處容器內(nèi)容物的可視性。雖然特定實(shí)施例提供了容器內(nèi)容物的清楚的、不受擾動(dòng)的可視性，但是另一些實(shí)施例可以安排圖像獲取的時(shí)間以與容器不受擾動(dòng)的時(shí)段一致，和/或采用后處理以補(bǔ)償所記錄的數(shù)據(jù)的畸變。單元100包括成像器110，其具有將容器內(nèi)容物的圖像投影到傳感器上的匯聚光學(xué)器件。在本例子中，匯聚光學(xué)器件包括遠(yuǎn)心透鏡114，傳感器是電荷耦合器件(CCD)112。存儲(chǔ)器140耦合到CCD112，記錄并且存儲(chǔ)表示容器內(nèi)容物的圖像流，耦合到存儲(chǔ)器140的處理器130如下所述地分析所記錄的圖像序列以檢測(cè)和識(shí)別容器10中的顆粒。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，處理器130可以用下列器件實(shí)現(xiàn)：適當(dāng)配置的通用處理器(例如，使用CoreTMi5或高級(jí)微器件公司的AthlonTM處理器的通用處理器)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(例如，或FPGA)、或者專用集成電路。處理器140可以實(shí)現(xiàn)于固態(tài)存儲(chǔ)器(例如，閃存)、光學(xué)盤(例如，CD或DVD)、或磁介質(zhì)中，并且可以選擇為任意適當(dāng)?shù)某叽?例如，1GB、10GB、100GB或更大)。照明系統(tǒng)120包括設(shè)置在容器10周圍的一個(gè)或多個(gè)光源122a和122b，在圖像獲取期間對(duì)容器10及其內(nèi)容進(jìn)行照明。視覺檢查單元100可集成到檢查模塊160中，檢查模塊160還包括芯軸150、搖動(dòng)器、超聲振蕩器、或其他攪拌器以在成像之前旋轉(zhuǎn)、搖動(dòng)或以其他方式攪拌容器內(nèi)容物，并且在成像期間保持容器10，如圖1(b)中那樣。圖1(c)示出中高吞吐量視覺檢查平臺(tái)170，其包括一個(gè)或多個(gè)檢查模塊160-1至160-5(一般稱為檢查模塊160)、機(jī)器人180和瓶托盤172，瓶托盤172將未檢查和/或已檢查了的容器10保持在獨(dú)立的容器阱中。通過(guò)來(lái)自用戶或自動(dòng)控制器(未示出)的指令，機(jī)器人180將容器10從瓶托盤172移動(dòng)到檢查模塊160，檢查模塊160捕捉并且記錄容器10中移動(dòng)的顆粒的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。機(jī)器人180然后將容器10返回到瓶托盤172.在一些示例中，瓶托盤172的頂層和/或容器阱的邊緣由縮醛樹脂或其他類似材料制成，容器阱的內(nèi)部邊緣是帶斜面的以防止容器10在插入到容器阱中和從容器阱移除時(shí)被剮蹭。瓶托盤172可包括鋁或不易翹曲或破裂的其他類似材料制成的基底層。容器阱的壁通常較厚以在來(lái)往于視覺檢查平臺(tái)170攜帶(例如，被人攜帶)托盤172時(shí)牢固地保持住瓶。取決于其構(gòu)造，瓶托盤172可將容器10保持在預(yù)定義的位置以在微米級(jí)公差內(nèi)，從而便于機(jī)器人180進(jìn)行容器獲取和插入，機(jī)器人180能以微米級(jí)精度進(jìn)行操作。機(jī)器人180是“拾取和放置”系統(tǒng)，其從托盤172抽取瓶，沿軌182(其從托盤172上方延伸到芯軸160上方)移動(dòng)每個(gè)容器10，并把容器10放置在特定芯軸160上。一些機(jī)器人還可配置為在放置容器10之前旋轉(zhuǎn)容器10，避免了對(duì)芯軸160的需要。替選地，機(jī)器人180可包括六軸機(jī)器臂，其能夠旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)和/或搖擺(例如，執(zhí)行下面描述的來(lái)回?fù)u擺針頭)容器10，這也避免了對(duì)芯軸160的需要。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，其他加載和攪拌機(jī)構(gòu)和序列可以與本發(fā)明的視覺檢查系統(tǒng)和過(guò)程一起使用。視覺檢查平臺(tái)170如圖2(a)所示的那樣操作。在步驟202，待檢查的容器10被清潔(例如，利用適當(dāng)?shù)娜軇?，手工清?，然后在步驟204中被加載到托盤172中。機(jī)器人180從托盤172取出容器10，并將其置于芯軸160上。接下來(lái)，在步驟206，處理器130根據(jù)成像器110獲取的靜態(tài)容器10的圖像，確定彎月面和/或關(guān)注區(qū)域(ROI)(例如，容器10的裝有流體的部分)的尺寸和位置。替選地，用戶可以指定彎月面和/或關(guān)注區(qū)域的位置，如果裝填體積以及容器的形狀和容積足夠確定地已知的話。一旦處理器130定位了ROI，芯軸160就可以在步驟208中旋轉(zhuǎn)容器10和停止旋轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致流體移動(dòng)，并且容器10中的顆粒變成懸浮在移動(dòng)流體中。在步驟210，成像器110將時(shí)間序列數(shù)據(jù)以表示ROI的快照(以規(guī)則地間隔開的時(shí)間間隔拍攝)的靜態(tài)圖像(稱為“幀”)的序列的形式記錄在存儲(chǔ)器140中。在成像器110已經(jīng)獲取了足夠多的時(shí)間序列數(shù)據(jù)之后，處理器130扣除背景數(shù)據(jù)，其可表示容器的一個(gè)或多個(gè)表面上的污垢和/或擦痕。還可以從時(shí)間序列數(shù)據(jù)濾除噪聲，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，并且執(zhí)行下面描述的強(qiáng)度定限。處理器130還反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的順序。也就是說(shuō)，如果時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的每個(gè)幀具有指示其獲取順序的索引1、2、...、n-1、n，則反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的幀排列為索引順序是n、n-1、...、2、1。如果需要，處理器130還選擇如下面描述的那樣要分析的數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。(本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，處理器130能以任何順序執(zhí)行背景扣除、噪聲過(guò)濾、強(qiáng)度定限、時(shí)間序列數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)、以及起點(diǎn)/終點(diǎn)確定。)在步驟212，處理器130跟蹤流體中的或與流體一起的顆粒移動(dòng)，然后在步驟214中基于顆粒的軌道確定顆粒的尺寸和數(shù)量，和/或以其他方式表征顆粒。各檢查模塊160可執(zhí)行相同類型的檢查，允許對(duì)容器10進(jìn)行并行處理；模塊160的數(shù)量可以根據(jù)所期望的吞吐量進(jìn)行調(diào)整。在另一些實(shí)施例中，每個(gè)模塊160可配置為執(zhí)行不同類型的檢查。例如，各模塊160可以以不同的照明波長(zhǎng)檢查顆粒：模塊160-1可尋找響應(yīng)于可見光(即，約390nm至約760nm波長(zhǎng)的輻照)的顆粒，模塊160-2可使用近紅外照明(760-1400nm)來(lái)檢查容器，模塊160-3可使用短波長(zhǎng)紅外照明(1.4-3.0μm)來(lái)檢查容器，模塊160-4可以在紫外波長(zhǎng)(10-390nm)處檢查顆粒，模塊160-5可以在X射線(10nm以下)處檢查顆粒。替選地，一個(gè)或多個(gè)模塊160可以尋找偏振效果和/或顆粒熒光性。在具有不同類型的模塊160的實(shí)施例中，第一模塊160-1可執(zhí)行初步檢查，后續(xù)檢查視初步檢查的結(jié)果而定。例如，第一模塊160-1可執(zhí)行可見光檢查，該檢測(cè)表明特定容器包含偏振敏感的顆粒。處理器130然后可以指示配置為執(zhí)行基于偏振的測(cè)量的模塊160-2來(lái)檢查該容器以確認(rèn)(或者反證)偏振敏感顆粒的存在。模塊160-1獲取的可見光時(shí)間序列數(shù)據(jù)可表明特定容器10中若干顆粒的存在，但不表明顆粒類型，這可導(dǎo)致處理器130命令例如模塊160-3進(jìn)行紅外檢查。容器攪拌以引發(fā)顆粒移動(dòng)如上所述，機(jī)械攪拌容器10導(dǎo)致容器10底部或容器內(nèi)壁側(cè)面上的顆粒變成懸浮在容器內(nèi)的流體中。在特定實(shí)施例中，用戶和/或視覺檢查系統(tǒng)選擇并執(zhí)行攪拌序列，其導(dǎo)致容器內(nèi)的流體進(jìn)入層流體系，層流體系是其中流體以平行的層流動(dòng)，沒(méi)有漩渦、渦流和層之間的擾亂的一種體系。在流體動(dòng)力學(xué)中，層流是特征在于高動(dòng)量擴(kuò)散和低動(dòng)量對(duì)流的流動(dòng)體系，換言之，層流是混亂湍流的相反面。攪拌還導(dǎo)致顆粒變成懸浮在移動(dòng)流體中。最終，摩擦導(dǎo)致流體停止移動(dòng)，此時(shí)顆?？烧掣降饺萜鞯谋诨蛘叱恋淼饺萜鞯撞俊Ｅc湍流相比，層流產(chǎn)生更平滑的顆粒運(yùn)動(dòng)，這使得更容易評(píng)估顆粒軌道。(當(dāng)然，處理器也可配置為評(píng)估某些湍流體系中的顆粒軌道，只要傳感器幀速足夠快以捕捉顆粒軌道的“平滑”部分。)如果需要，容器可以按基本產(chǎn)生層流的方式被攪拌。例如，芯軸可按特定速度(或速度曲線)旋轉(zhuǎn)容器特定時(shí)間，如根據(jù)針對(duì)不同的容器尺寸和形狀和/或不同的液平面和粘滯度的流體行為測(cè)量所確定的那樣。在一特定實(shí)施例中，伺服器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)保持圓柱形容器的芯軸，使容器繞其中心軸旋轉(zhuǎn)，如圖3(a)所示。以足夠的速度旋轉(zhuǎn)容器10甚至導(dǎo)致重顆粒(諸如金屬鱗片)從容器10的底部上升并且進(jìn)入到流體中。對(duì)于許多流體和顆粒而言，電機(jī)以300rpm驅(qū)動(dòng)保持容器10的芯軸約三秒鐘。(可能需要更高的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)激活重顆粒。)在旋轉(zhuǎn)三秒之后，電機(jī)突然停止，允許流體在現(xiàn)在靜態(tài)的容器中自由流動(dòng)。此時(shí)，成像器110開始捕捉旋轉(zhuǎn)流體的視頻。存儲(chǔ)器140記錄視頻多達(dá)約七至十五秒，這取決于所監(jiān)視的容器的尺寸(存儲(chǔ)器140記錄更小容器中的流體的更短視頻，因?yàn)樵诟〉娜萜髦?，由于增大的壁拉滯影響，流體更快地慢下來(lái))。在另一實(shí)施例中，芯軸以兩階段攪拌/成像序列旋轉(zhuǎn)容器10。在第一階段，芯軸以300rpm旋轉(zhuǎn)容器10三秒，使較不致密的(更脆弱的)顆粒諸如蛋白質(zhì)變成懸浮在移動(dòng)流體中。然后，成像器110捕捉移動(dòng)流體中的蛋白質(zhì)的視頻。一旦成像器110已經(jīng)收集了足夠的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，第二階段開始：芯軸以約1600-1800rpm旋轉(zhuǎn)容器10一至三秒，使更致密的顆粒諸如金屬鱗片變成懸浮在移動(dòng)流體中，并且成像器110捕捉表示更致密顆粒在容器10中移動(dòng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。第二階段的高速旋轉(zhuǎn)可能足夠強(qiáng)以使蛋白質(zhì)聚集體暫時(shí)溶解或變性，其可以在流體慢下來(lái)或停止移動(dòng)之后重新形成。兩階段操作使得可以檢測(cè)致密的顆粒(其可能不能被低速旋轉(zhuǎn)激活)和蛋白質(zhì)(其可能被高速旋轉(zhuǎn)變性)二者。根據(jù)(但不限于)下列參數(shù)中的任意參數(shù)，本發(fā)明的系統(tǒng)也可采用其他旋轉(zhuǎn)序列：流體粘滯性、流體填充水平、流體類型、表面張力、容器形狀、容器尺寸、容器材料、容器紋理、顆粒尺寸、顆粒形狀、顆粒類型和顆粒密度。例如，本發(fā)明的系統(tǒng)可以在對(duì)容器內(nèi)容物進(jìn)行成像之前旋轉(zhuǎn)更大的容器更長(zhǎng)的時(shí)段。給定流體/容器組合的確切攪拌方案可以通過(guò)例行試驗(yàn)來(lái)計(jì)算、表征和/或確定。如果視覺檢查模塊使用預(yù)定攪拌序列以用于良好表征的容器/流體組合，那么可以僅在流體(以及懸浮顆粒)處于層流體系時(shí)觸發(fā)數(shù)據(jù)獲取。替選地，可以獲取附加的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，處理器可以基于容器/流體組合和/或攪拌序列來(lái)自動(dòng)地選擇開始幀和結(jié)束幀。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)獲取可以基于容器中的流體流動(dòng)的檢測(cè)特性來(lái)觸發(fā)。例如，如下面詳細(xì)描述的那樣，在一些實(shí)施例中，可以檢測(cè)容器中流體的彎月面并且監(jiān)視彎月面的移動(dòng)以確定旋轉(zhuǎn)后流體中的漩渦弛豫的時(shí)間。在一些這樣的例子中，數(shù)據(jù)獲取可以始于所檢測(cè)的彎月面的移動(dòng)已經(jīng)返回到基本穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)。上述視覺檢查系統(tǒng)中的任何系統(tǒng)也可用于檢測(cè)和/或識(shí)別至少部分裝有藥品32或其他流體的注射器12中的原生和外來(lái)顆粒，如圖3B所示。注射器12通常針頭向下地儲(chǔ)存。這樣，微?？赡艹恋碓谧⑸淦鞯尼橆^34中。為了看見這些顆粒，機(jī)器人或人工可以倒置注射器12，即，機(jī)器人或人工將注射器12繞與其縱軸垂直的軸旋轉(zhuǎn)180o，使得針頭34指向上。沉淀在針頭34中的微粒豎直落下，從而被成像器110看見。機(jī)器人或人工還可以在倒轉(zhuǎn)期間旋轉(zhuǎn)注射器以使流體充分流動(dòng)。許多注射器12具有內(nèi)徑較小的針筒(barrel)，這劇烈增大了壁拉滯效果。對(duì)于許多藥品32，壁拉滯導(dǎo)致所有旋轉(zhuǎn)流體運(yùn)動(dòng)在約一秒內(nèi)停止。這對(duì)于實(shí)際顆粒分析而言是非常短的時(shí)間窗口。幸運(yùn)的是，繞與其縱軸垂直的軸輕柔地?fù)u擺注射器12(如圖3C所示)產(chǎn)生了持續(xù)長(zhǎng)于一秒的顆粒運(yùn)動(dòng)。橫向搖擺可用機(jī)器人或手工完成，其通過(guò)注射器12的運(yùn)動(dòng)和在注射器12的針筒內(nèi)振蕩的任何氣泡30的運(yùn)動(dòng)攪動(dòng)了顆粒。上述視覺檢查模塊、單元和平臺(tái)被設(shè)計(jì)為是可重新配置的，并且可以適應(yīng)替選攪拌方法。一旦完成攪拌，視覺檢查系統(tǒng)應(yīng)保持靜止以用于視頻記錄階段。由于一般采用的成像器的高分辨率，圖像的空間分辨率非常精細(xì)(例如，約10微米或更精細(xì))，并且可以至少如衍射極限那樣精細(xì)。對(duì)于某些配置，樣品的小的(例如，10微米)移動(dòng)相當(dāng)于檢測(cè)圖像中的整個(gè)像素移動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)有損于靜態(tài)特征去除(背景扣除)的有效性，這又降低了分析工具的性能和輸出數(shù)據(jù)的整體性。由此可知，震動(dòng)隔離是關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量因素。在特定實(shí)施例中，示范性視覺檢查系統(tǒng)的基底例如使用震動(dòng)衰減減震臺(tái)、浮體和/或墊圈而與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境機(jī)械隔離。此外，在單元內(nèi)部，諸如計(jì)算機(jī)和機(jī)器人控制器之類的震動(dòng)源可與系統(tǒng)的其余部分機(jī)械隔離。替選地，數(shù)據(jù)獲取可與容器相對(duì)于成像器的剩余運(yùn)動(dòng)(residalmotion)同步，或者用執(zhí)行像素移位或某些其他運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償行為的攝像機(jī)執(zhí)行。這樣的剩余運(yùn)動(dòng)也可以被記錄以用于后處理從而去除圖像運(yùn)動(dòng)的有害影響。成像器配置示范性視覺檢查系統(tǒng)可以使用具有任意適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有成像器，包括但不限于圖像耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)陣列。傳感器的選擇是靈活的，一定程度上取決于特定應(yīng)用的要求。例如，具有高幀速的傳感器能實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)的顆粒(例如，在低粘滯性流體中)的軌道的精確繪圖。靈敏度和噪聲性能也是重要的，因?yàn)樵S多蛋白質(zhì)顆粒在溶液中是透明的，弱地散射光，產(chǎn)生暗淡圖像。為了改善噪聲性能，傳感器可以被冷卻，如本領(lǐng)域已知的那樣。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，單色傳感器由于相對(duì)于彩色攝像機(jī)稍微更高的分辨率以及特有的更高靈敏度而提供最佳的性能。然而，對(duì)于應(yīng)用的小子集而言，彩色傳感器可能是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈儾蹲筋w粒的顏色，這可能在確定其來(lái)源(例如，衣物纖維)時(shí)是非常重要的。在產(chǎn)品質(zhì)量研究(也稱為鑒定)時(shí)，例如，彩色傳感器可用于區(qū)別可能污染藥品的制造設(shè)備中的不同類型材料(例如，纖維)。為了檢查整個(gè)容器，成像器的視野應(yīng)涵蓋整個(gè)流體體積。同時(shí)，成像器應(yīng)能夠分辨小顆粒。視覺檢查系統(tǒng)用大像幅高分辨率傳感器實(shí)現(xiàn)大視野和精細(xì)分辨率二者，諸如AlliedVisionTechnologies(AVT)的ProsilicaGX3300八百萬(wàn)像素CCD傳感器，其具有3296×2472像素。其他合適的傳感器包括ACTPikeF505-B和BaslerPilotpiA2400-17gm五百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)。當(dāng)選擇成像光學(xué)器件以對(duì)1mlBDHypak注射器的盛液主體進(jìn)行完全成像時(shí)，AVTProsilicaGX3300CCD傳感器捕捉在兩個(gè)橫向維度上空間分辨率為大約每像素十微米的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。高速和高分辨率的組合意味著記錄時(shí)間序列數(shù)據(jù)涉及大的數(shù)據(jù)傳輸速率和大的文件大小。必然結(jié)果是，下面描述的視頻壓縮技術(shù)被專門設(shè)計(jì)來(lái)減小數(shù)據(jù)儲(chǔ)存要求，同時(shí)保持圖像中捕獲的顆粒的精細(xì)細(xì)節(jié)的完整性。將關(guān)注區(qū)域成像到傳感器上的匯聚光學(xué)器件應(yīng)被選擇為以極小的斑點(diǎn)尺寸(等于或小于傳感器的像素尺寸)提供整個(gè)體積的銳利圖像，以確保系統(tǒng)以最精細(xì)的可行分辨率操作。此外，匯聚光學(xué)器件優(yōu)選具有足夠大的景深以適應(yīng)整個(gè)樣品體積。遠(yuǎn)心透鏡諸如圖4所示的透鏡114尤其適用于流體體積的視覺檢查，因?yàn)樗鼈儽粚ｉT設(shè)計(jì)為對(duì)景深不敏感。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣，遠(yuǎn)心透鏡是多元件透鏡，其中主光線被校準(zhǔn)且平行于像空間和/或物空間中的光軸，這導(dǎo)致恒定的放大倍率，而與圖像和/或物體的位置無(wú)關(guān)。換言之，對(duì)于離具有遠(yuǎn)心透鏡的成像器特定距離范圍內(nèi)的物體，成像器所捕捉的物體的圖像是銳利的且具有恒定的放大倍率，而與物體離成像器的距離無(wú)關(guān)。這使得可以捕捉這樣的圖像，在該圖像中在容器10的“背面”處的顆?？雌饋?lái)類似于在容器10的“前面”處的顆粒。如果使用均勻的暗底板，使用遠(yuǎn)心透鏡還減小了對(duì)環(huán)境光的檢測(cè)。合適的遠(yuǎn)心透鏡114包括EdmundOptics的NT62-901大像幅遠(yuǎn)心透鏡和EdmundOptics的NT56-675TECHSPECSilver系列0.16×遠(yuǎn)心透鏡。容器特定的盲點(diǎn)幾乎任何視覺檢查系統(tǒng)的一個(gè)目的在于提供對(duì)100％容器容積的檢查。然而，在現(xiàn)實(shí)中，可能有其中顆粒不能被檢測(cè)到的固定區(qū)域，如圖5A所示。第一，彎月面附近的液體可能難以被包括在分析中，因?yàn)閺澰旅姹旧硪钥赡苁乖谠撐恢玫臋z測(cè)器飽和的方式散射光，模糊了任何顆粒和其他關(guān)注特征。第二，對(duì)于瓶而言，容器的基底通常在角落處是彎曲的，一般稱為“足跟”。彎曲足跟具有畸變并且最終模糊足夠靠近瓶底游走的任何顆粒的效果。第三，對(duì)于注射器而言，橡皮塞產(chǎn)生中心圓錐體，其稍微侵入到容器容積中。該圓錐體的尖部有可能遮掩顆粒，盡管它是小的。最精巧的盲點(diǎn)由于瓶的彎曲而產(chǎn)生。圓柱形容器也可導(dǎo)致透鏡效果，如圖5B所示(由彎曲光線18所示)，其會(huì)削弱遠(yuǎn)心透鏡的性能。容器的彎曲壁也產(chǎn)生盲點(diǎn)14。圖5E示出圓柱形容器10導(dǎo)致的透鏡效果的示例。攝像機(jī)/觀察者在圖的底部。如上所述，當(dāng)對(duì)容器10中的顆粒進(jìn)行成像時(shí)可使用遠(yuǎn)心透鏡以確保顆粒在圖像中具有一致的外觀，而不依賴于它們?cè)谌萜鲀?nèi)的位置，即，它們離攝像機(jī)的距離。為了實(shí)現(xiàn)該目的，在一些實(shí)施例中，遠(yuǎn)心透鏡的焦深被選擇為大于流體體積的直徑。在一些實(shí)施例中，在沒(méi)有校正光學(xué)元件時(shí)，容器彎曲削弱了該原理。如圖所示，所成像的容器10中的顆粒的形狀和放大倍率將依賴于顆粒在容器中的位置。在容器前面中央的顆粒501根本不畸變(上插圖)。在后面?zhèn)炔康南嗤w粒502畸變最多(下插圖)。注意，對(duì)于圓柱形容器，畸變僅沿水平軸(如下插圖中顯見的那樣)發(fā)生。為了減輕這些影響，可選的校正光學(xué)器件，諸如校正透鏡116，被置于遠(yuǎn)心透鏡114和容器10之間，如圖5C所示。附加的空間校正光學(xué)器件118可提供對(duì)容器的形狀導(dǎo)致的畸變的額外補(bǔ)償，如圖5D所示。在各種實(shí)施例中，除了校正透鏡116和光學(xué)器件118之外附加地，或者替代地，可以使用任何合適的校正光學(xué)元件，例如基于容器10的彎曲和/或流體的折射率所調(diào)整的校正光學(xué)元件。例如，在一些實(shí)施例中，可以開發(fā)圓柱形容器10導(dǎo)致的透鏡效果的模型。模型可以基于表征光學(xué)畸變的參數(shù)的合適集合，包括例如容器外徑、容器內(nèi)徑、容器折射率、液體折射率和照明光波長(zhǎng)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何合適的技術(shù)來(lái)開發(fā)該模型，包括例如光線跟蹤技術(shù)。圖5F示出兩組不同容器參數(shù)的透鏡效果的理論模型的示例(上左、下左)，以及對(duì)應(yīng)的物理場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(上右、下右)。如圖所示，理論模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)良好一致。參照?qǐng)D5G和5H，校正光學(xué)元件503(示為透鏡)被用于校正上述透鏡效果。校正光學(xué)元件的設(shè)計(jì)可以基于容器的理論光學(xué)模型，指示容器的光學(xué)屬性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、或者它們的組合。如圖所示，校正光學(xué)元件503由折射材料制成，具有圓柱形前和后表面。在一些實(shí)施例中，透鏡的設(shè)計(jì)可以利用自由參數(shù)來(lái)確定，包括前和后表面的半徑、透鏡厚度、透鏡折射率和透鏡相對(duì)于容器的位置。在一些實(shí)施例中，其他形狀可以用于透鏡的前后表面，例如拋物線或任意定制形狀。在一些實(shí)施例中，放松表面應(yīng)為圓柱形的要求將增大用于校正光學(xué)元件503的設(shè)計(jì)的參數(shù)空間的大小，由此允許改善的校正。在一些實(shí)施例中，校正光學(xué)元件503可包括多個(gè)元件，由此進(jìn)一步增大設(shè)計(jì)參數(shù)空間。在一些實(shí)施例中，校正光學(xué)元件503可校正其他類型的光學(xué)畸變、像差或其他效果。例如，在使用多波長(zhǎng)照明的情況下，校正光學(xué)元件503可用于校正色差。在一些實(shí)施例中，校正光學(xué)元件503可以設(shè)計(jì)為校正特定容器和/或流體類型導(dǎo)致的畸變。因?yàn)閱蝹€(gè)自動(dòng)視覺檢查單元100可能與多個(gè)容器類型一起使用，所以在一些實(shí)施例中，可能希望允許校正光學(xué)元件503被選擇性改變以匹配所檢查的特定容器10。例如，圖5I示出保持多個(gè)校正光學(xué)元件503的架子504。架子可被移動(dòng)(手工或自動(dòng)地)以將元件中選定的一個(gè)置于成像器110的光學(xué)鏈中。注意，雖然示出了架子，但是在各種實(shí)施例中，可以使用從一組多個(gè)光學(xué)元件中選出一個(gè)光學(xué)元件的任何其他合適的機(jī)構(gòu)。替選的視覺檢查系統(tǒng)可包括適應(yīng)性光學(xué)器件以補(bǔ)償由于容器的彎曲引起的畸變。例如，遠(yuǎn)心透鏡114可配置為捕捉從可變形鏡子(諸如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)鏡子)反射的容器10的圖像。傳感器112使用背景數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)出表面彎曲、表面缺陷和容器10中的其他瑕疵導(dǎo)致的像差的性質(zhì)和大小。傳感器112將該信息反饋到可變形鏡子，可變形鏡子響應(yīng)于該信息調(diào)節(jié)其表面以補(bǔ)償該像差。例如，可變形鏡子可沿一方向彎曲或彎折以補(bǔ)償容器彎曲。由于可變形鏡子動(dòng)態(tài)地響應(yīng)，所以它能用于補(bǔ)償各個(gè)容器10特定的像差。此外，顆粒跟蹤可適于結(jié)合這些已知盲點(diǎn)位置檢測(cè)顆粒失蹤，允許程序預(yù)測(cè)同一顆粒是否可能在視頻序列中稍后重新出現(xiàn)以及在哪里出現(xiàn)，如下面描述的那樣。將在下面描述處理盲點(diǎn)相關(guān)問(wèn)題的其他技術(shù)(例如，使用多個(gè)成像器)。攝像機(jī)幀速下面描述的使用最近鄰匹配(貪婪(greedy))算法的有效顆粒跟蹤可視為三個(gè)主要因子的函數(shù)：攝像機(jī)捕捉速率(幀速)、顆粒密度(在二維圖像中)以及典型顆粒速度。對(duì)于使用最近鄰匹配算法的真實(shí)有效跟蹤，攝像機(jī)應(yīng)優(yōu)選足夠快以滿足條件：攝像機(jī)速率>(最大顆粒速度)/(最小顆粒間分隔距離)?，F(xiàn)實(shí)中，當(dāng)將三維體積投影到二維圖像上時(shí)，顆粒可能看起來(lái)彼此非常接近(甚至彼此遮擋)，實(shí)際上它們?cè)谌萜髦辛己玫亻g隔開。當(dāng)考慮到該因素時(shí)，考慮平均最近鄰居距離比考慮表觀最小顆粒間分隔距離更有意義。注意，這里最近鄰居距離是給定時(shí)間序列數(shù)據(jù)幀中相鄰顆粒之間的距離，而最近鄰匹配距離指的是時(shí)間序列數(shù)據(jù)的連續(xù)幀中單個(gè)顆粒的所觀察的位置差異之間的距離。從最近鄰匹配距離方面重寫攝像機(jī)速度標(biāo)準(zhǔn)給出：攝像機(jī)速率>(最大顆粒速度)/(最小顆粒間分隔距離)。替選的視覺檢查系統(tǒng)可使用預(yù)測(cè)跟蹤技術(shù)來(lái)代替最近鄰匹配(貪婪)顆粒跟蹤技術(shù)。預(yù)測(cè)技術(shù)使用顆粒的已知軌道知識(shí)，結(jié)合容器的空間限制和預(yù)期的流體行為方面的知識(shí)，來(lái)評(píng)估顆粒在后面的幀中最可能的位置。當(dāng)適當(dāng)?shù)貙?shí)施時(shí)，該方案可以通過(guò)高速密集地生成的圖像更精確地跟蹤顆粒移動(dòng)。當(dāng)嘗試檢測(cè)和測(cè)量較大容器中的非常小的顆粒時(shí)，有利的是最大化圖像傳感器的空間分辨率。通常，這具有降低傳感器的最大可獲得幀速的直接影響。用多個(gè)成像器的視覺檢查單個(gè)攝像機(jī)的使用可能因已知盲點(diǎn)的存在而性能受損。此外，將三維顆粒分布繪制到二維圖像上可能由于遮擋而導(dǎo)致不確定性(例如，如圖5E所示，其中在容器背面中心的顆粒被在前面中心的顆粒遮擋)。替選的視覺檢查系統(tǒng)(例如，如圖6所示)可通過(guò)關(guān)聯(lián)來(lái)自兩個(gè)或更多成像系統(tǒng)的結(jié)果而在原理上解決該問(wèn)題。通過(guò)關(guān)聯(lián)來(lái)自兩個(gè)或更多攝像機(jī)的位置軌道信息，可以構(gòu)建詳細(xì)的三維軌道圖，其可以更健全并且與二維軌道圖相比更少可能發(fā)生遮擋所導(dǎo)致的錯(cuò)誤(在下面論述)。對(duì)于給定顆粒濃度和顆粒速度，增大成像器的空間分辨率還限制了數(shù)據(jù)獲取速率(幀速)。當(dāng)檢查未知容器時(shí)，可能不能確保顆粒濃度將適當(dāng)?shù)氐?。同時(shí)，為了使諸如玻璃或金屬之類的重顆粒懸浮在流體中，容器中的旋轉(zhuǎn)速度可能需要非常高，導(dǎo)致所捕獲的視頻流中的高顆粒速度。解決該矛盾的一種途徑是采用下面描述的新穎的成像硬件配置。假設(shè)最好的商業(yè)可得的傳感器已經(jīng)被采用，并且容器中的顆粒散射足夠量的光，仍可以通過(guò)復(fù)用兩個(gè)或更多傳感器(具有來(lái)自專用觸發(fā)源的恒定的、可靠的觸發(fā))來(lái)增大數(shù)據(jù)獲取速率。此外，通過(guò)放松對(duì)全容器檢查的要求，并且替代地僅考慮容積的子集，示例性視覺檢查系統(tǒng)可配置為提供比10微米更精細(xì)的空間分辨率。通常，對(duì)于亞可見顆粒(尤其是蛋白質(zhì)聚集體)而言，這是可接受的，因?yàn)楦〉念w粒傾向于以更高數(shù)量出現(xiàn)并且更均質(zhì)地分布在整個(gè)容積中。替選地，示例性視覺檢查系統(tǒng)可通過(guò)使用具有不同放大倍率的多個(gè)成像器而提供全容器檢查和精細(xì)空間分辨率二者，以并行地獲得大面積和精細(xì)分辨率的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。同時(shí)可以使用替選放大倍率，例如，如圖6A所示，一個(gè)成像器1102注視全容器，具有更高放大倍率的第二成像器1104(例如，長(zhǎng)工作距離顯微鏡物鏡)對(duì)更小的子體積進(jìn)行放大并且檢查例如非常小的顆粒(例如，具有約10微米、5微米、1微米或更小直徑的顆粒)。其他視覺檢查系統(tǒng)可包括繞一圈或多圈發(fā)光二極管(LED)1120(安裝在容器10上方和下方)照明的容器10設(shè)置的多個(gè)成像器1102、1104和1106，如圖6B所示。安裝在不同位置的相同成像器1102提供雙目視野。具有長(zhǎng)工作距離顯微鏡物鏡的成像器1104提供容器10的子容積的精細(xì)分辨率，具有替選傳感器(例如，紅外傳感器、測(cè)輻射熱計(jì)等)的成像器1106提供額外的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。圖6C和6D示出利用遠(yuǎn)心成像屬性的替選成像配置。在遠(yuǎn)心透鏡的背面開口處，50/50立方體分束器1202將所投影的圖像分成兩個(gè)單獨(dú)的成像臂。每個(gè)成像臂可包括高分辨率低速傳感器1222，其與另一臂中的傳感器1222以交插方式操作，如圖6C所示，以使幀速翻倍。也就是說(shuō)，以半周期的相對(duì)相位差同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)傳感器1222改善了時(shí)間分辨率，改善因子為2。圖像流然后可以組合以提供是傳感器標(biāo)稱幀數(shù)的兩倍的單個(gè)影像。替選地，每個(gè)臂可包括不同的傳感器，如圖6D所示，例如，以補(bǔ)償成像傳感器陣列中的折衷：攝像機(jī)分辨率越精細(xì)，攝像機(jī)的最大可行幀數(shù)越慢(例如，全分辨率下10-50或15-25幀每秒，低分辨率下50-200幀每秒，等等)。為了精確地跟蹤顆粒，首要的傳感器性能參數(shù)是高的時(shí)間分辨率(高幀數(shù))。然而，為了精確地確定顆粒尺寸，首要的傳感器性能參數(shù)是精細(xì)的空間分辨率(圖像中的像素盡可能多)。目前，對(duì)空間分辨率和數(shù)據(jù)傳輸速率的主要限制是數(shù)據(jù)傳輸總線。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)總線(例如，雙GigE或CameraLink總線)，可得的成像器可以獲取空間分辨率為約10微米每像素、數(shù)據(jù)傳輸速率為約25幀每秒的、4厘米高的容器的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。圖6D示出實(shí)現(xiàn)快幀速和精細(xì)分辨率的一種途徑：用高分辨率低速傳感器1222和具有更適中的空間分辨率但是更高的幀速的傳感器1224二者來(lái)對(duì)流體進(jìn)行成像。外部觸發(fā)可確保兩個(gè)攝像機(jī)以相稱的方式同步。由于攝像機(jī)在觀察相同圖像的副本，所以它們的數(shù)據(jù)可以直接關(guān)聯(lián)以產(chǎn)生改善的顆粒分析。圖7A和7B示出照明光源120和多個(gè)攝像機(jī)的時(shí)序和控制。在圖7A和圖7B二者中，觸發(fā)控制器702發(fā)射通過(guò)抽選主脈沖信號(hào)而得到的兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)(在圖7A和圖7B中標(biāo)為臂1和臂2)。以交插的方式，臂1觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一攝像機(jī)(圖7A中的1102a，圖7B中的1222a)，臂2觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)第二攝像機(jī)(圖7A中的1102b，圖7B中的1222b)。也就是說(shuō)，觸發(fā)器信號(hào)使第一和第二攝像機(jī)獲取交替的幀序列。觸發(fā)控制器702還可用照明信號(hào)驅(qū)動(dòng)照明光源120，這導(dǎo)致每當(dāng)?shù)谝换虻诙z像機(jī)獲取圖像時(shí)，照明光源120就照明容器。其他的觸發(fā)序列也是可行的；例如，觸發(fā)控制器702可以驅(qū)動(dòng)以不同幀速獲取圖像的額外的攝像機(jī)和/或高和低分辨率攝像機(jī)的組合。其他布置是可行的，如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的那樣。例如，每個(gè)臂上的圖像傳感器可以彼此等價(jià)，但是匯聚光學(xué)器件可以不同。一個(gè)臂可包括額外的圖像放大光學(xué)器件以對(duì)圖像的特定子集進(jìn)行“放大”，提供寬場(chǎng)并且同時(shí)放大的視野。照明配置本發(fā)明的視覺檢查系統(tǒng)利用各種顆粒與光相互作用的方式來(lái)檢測(cè)和識(shí)別裝有流體的容器中的顆粒。顆粒與光的相互作用是多種因素的復(fù)雜函數(shù)，包括顆粒的尺寸、形狀、折射率、反射率和不透明度。蛋白質(zhì)顆?？芍饕ㄟ^(guò)折射來(lái)散射光，而薄片玻璃顆?？芍饕瓷涔?。一些顆粒，例如膠原蛋白，可改變光的本征物理屬性，諸如偏振的旋轉(zhuǎn)。調(diào)整檢測(cè)器、顆粒和光的幾何結(jié)構(gòu)以最大化各種顆粒類型之間的對(duì)比度可導(dǎo)致高度準(zhǔn)確的檢測(cè)和區(qū)分。圖8-12示出各種照明配置，其被調(diào)整或者可以在不同照明模式之間切換/激勵(lì)以用于特定類型的顆粒、容器和/或流體。例如，光源可以按一種方式照明顆粒以最大化它們朝向檢測(cè)器反射或折射的光量，同時(shí)保持背景為暗以最大化顆粒和背景的圖像之間的對(duì)比度。此外，光源可以按任何合適的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍發(fā)出輻射。例如，它們可以發(fā)射寬帶白光(390-760nm)、窄帶光束(例如，在632nm)、或者甚至紫外或X射線輻射。合適的范圍包括10-3000nm、100-390nm(紫外)、390-760nm(可見光)、760-1400nm(近紅外)、以及1400-3000nm(中波長(zhǎng)紅外)。X射線發(fā)射(<10nm)也是可行的。當(dāng)作為一個(gè)完整的整體時(shí)，這里公開的大量照明選項(xiàng)允許本發(fā)明的視覺檢查系統(tǒng)檢測(cè)和識(shí)別可能出現(xiàn)在藥品中的所有顆粒范圍。由于一些顆粒僅非常弱地散射光，所以通常有利的是用盡可能多的光照射樣品。樣品照射的上限主要由所檢查的產(chǎn)品的光敏性決定。波長(zhǎng)的明智選擇也可能是必要的，尤其是對(duì)于生物產(chǎn)品；準(zhǔn)確的選擇取決于被照射的產(chǎn)品。以大約630nm為中心的單色紅光表示“折衷方案”，就不太昂貴的光源而言其是容易得到的波長(zhǎng)。LED陣列(諸如來(lái)自CCSLighting公司的LDL2系列LED陣列)對(duì)于照明藥品中見到的顆粒而言是有效的；然而，也可使用準(zhǔn)直激光束。在一些情況下，照明光學(xué)器件可以在流體體積內(nèi)對(duì)將要準(zhǔn)直的照明光束進(jìn)行圖案化或成形(與在容器外相反)。對(duì)于替選光源，如果擔(dān)心來(lái)自光源的加熱，則可以通過(guò)使用光學(xué)波導(dǎo)或光纖124(如圖8所示)將光傳遞到檢查區(qū)域?？梢曰谒治龅牧黧w和/或顆粒的吸收和/或反射率來(lái)選擇照明波長(zhǎng)；這對(duì)于光敏性的藥品而言是非常重要的。紅光(630nm)提供被蛋白質(zhì)吸收低和被水吸收低之間的良好平衡。與時(shí)間序列數(shù)據(jù)獲取同步地頻閃照明通過(guò)最小化藥品暴露到入射光的時(shí)間而進(jìn)一步保護(hù)了光敏藥品的完整性。頻閃還具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)以此方式運(yùn)行時(shí)，LED更有效地操作，并且頻閃減小了運(yùn)動(dòng)模糊效果，運(yùn)動(dòng)模糊效果對(duì)顆粒尺寸測(cè)量造成未得到處理的損害，如下面描述的那樣。圖8示出示例性可重新配置的照明系統(tǒng)120，其包括若干光源122a-122f(統(tǒng)稱為光源122)，其可以是LED，激光器、熒光或白熾燈、閃光燈、或者任何其他合適的光源或合適光源的組合。光源122可發(fā)射可見、紅外、和/或紫外輻射。它們可以根據(jù)需要而是窄帶或?qū)拵У?，并且可以利用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)過(guò)濾器或偏振器而被過(guò)濾。在圖8中，例如，偏振器126對(duì)背照射容器的光源122f發(fā)射的光進(jìn)行偏振。除了背光源122f之外，照明系統(tǒng)120包括在容器10周圍的矩形棱柱的角處的四個(gè)光源122a-122d。另一光源122e經(jīng)由耦合到指向容器10底部的準(zhǔn)直器126的光纖124從底部照射容器10。在一些例子中，光纖124和準(zhǔn)直器126可以容納在用于旋轉(zhuǎn)器皿的芯軸的中空軸128內(nèi)。圖8所示的多個(gè)光源122可以用于基于給定顆粒與光的相互作用來(lái)確定要區(qū)分的給定顆粒的光學(xué)屬性。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不同顆粒以變化的方式與光相互作用。相互作用的一般模式包括散射、反射、遮擋、或旋轉(zhuǎn)光的偏振，如表1所示，其中“X”表示此類顆粒將利用給定光照技術(shù)而顯現(xiàn)，如圖9A-9D和圖11所例示的那樣(描述于下)?！癕”表示此類顆?；蛟S可利用給定技術(shù)而顯現(xiàn)，但是仍可能能夠利用后處理圖像片段和特征識(shí)別技術(shù)而被檢測(cè)/區(qū)分。表1：針對(duì)各種顆粒類型的光相互作用圖9A-9C示出可利用圖8的照明系統(tǒng)120實(shí)現(xiàn)(為了清楚，一些光源122被省略)的不同的照明圖案以基于光相互作用來(lái)區(qū)分顆粒類型。在圖9A中，光源122a和122b提供后角光照，其對(duì)于顯現(xiàn)蛋白質(zhì)以及散射光的大多數(shù)顆粒類型是有用的。在圖9B中，光源122e提供底部光，其對(duì)于顯現(xiàn)朝向成像器110反射光(水平箭頭)的反射性顆粒諸如玻璃薄片是有用的；散射但不反射光的顆粒(例如，蛋白質(zhì))可能不會(huì)在傳感器上顯現(xiàn)(斜線箭頭)。在圖9C中，光源122f提供均勻的背光，其對(duì)于顯現(xiàn)遮擋光的顆粒諸如金屬、暗塑料和纖維是有用的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，其他光源和/或照明圖案和序列也是可行的。圖9D示出圖9A-9C的光照技術(shù)可以如何順序應(yīng)用來(lái)捕捉散射、反射和/或遮擋顆粒的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。在該例子中，包含均勻背光、后角光、底部光和單個(gè)攝像機(jī)的系統(tǒng)每幀交替光照，使得一次僅啟動(dòng)一個(gè)特定光源122(或者光源122的組合)。對(duì)于單個(gè)成像器(未示出)，所獲取的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的每幀僅適用一組光。重復(fù)此序列，提供每種光照配置的視頻。順序使用前述光照技術(shù)獲取視頻序列將提供每個(gè)光源122的幾乎同時(shí)的視頻。完成時(shí)，這提供三個(gè)交插的視頻，每種光照技術(shù)一個(gè)視頻。對(duì)于每個(gè)視頻，給定幀中的顆?？膳c使用替代的光照技術(shù)的另兩個(gè)視頻中的同一顆粒關(guān)聯(lián)(忽略幀之間的小時(shí)間差)。使用根據(jù)給定顆粒與各種光照技術(shù)相互作用的方式所包含的交互信息，可以做出關(guān)于顆粒的材料成分的結(jié)論。該技術(shù)可以與其他圖像特征提取信息結(jié)合以提高特異性。例如，視頻可以自動(dòng)分割以確定每幀中的特征。對(duì)于每種光照技術(shù)，諸如尺寸、形狀、亮度、平滑度等之類的信息可以針對(duì)每個(gè)特征自動(dòng)地確定。這可以有助于在不同光照技術(shù)中的每種下的可見性方面區(qū)分具有類似特點(diǎn)的不同顆粒類型。圖10A-10C示出如何減小由來(lái)自光源122的離開容器10的光的不想要的反射/折射所導(dǎo)致的眩光。對(duì)容器10進(jìn)行照明導(dǎo)致不想要的眩光呈現(xiàn)在成像器110捕獲的圖像中，成像器110的光軸與來(lái)自光源122的反射離開容器表面的光的傳播方向?qū)?zhǔn)。眩光可模糊原本可被檢測(cè)的顆粒，并且使傳感器的區(qū)域變得飽和。定位成像器110或光源122使得成像器的光軸不與光源122發(fā)射的反射離開容器表面的光線一致或平行可減小或消除傳感器檢測(cè)的眩光。例如，將光源122置于通過(guò)繞容器10的縱軸旋轉(zhuǎn)成像器所定義的排除區(qū)域之外可以減小傳感器捕獲的不想要的反射和/或折射光量。替選地，區(qū)域100可定義為與圓柱形容器的中心軸正交的平面，厚度等于容器的垂直壁的高度。如本領(lǐng)域所理解的那樣，具有更復(fù)雜形狀諸如凹陷側(cè)壁的容器可具有不同的排除區(qū)域和不同的校正光學(xué)器件。從區(qū)域1000之上或之下傾斜地對(duì)容器側(cè)壁進(jìn)行照明或者直接從容器基底下面進(jìn)行照明也較小了成像器110檢測(cè)的眩光。從下面對(duì)容器10進(jìn)行照明(例如，用光源122e(圖8))也提供了反射光的顆粒(例如，玻璃薄片)和散射光的顆粒(例如，蛋白質(zhì))之間良好的對(duì)比度。圖10D-10E示出用于減小或消除來(lái)自容器10的眩光的替選照明方案，其中一個(gè)或多個(gè)光源122置于上述排除區(qū)域中(例如，在容器10的水平平面中)。圖10D-10E示出光線從成像器10的傳感器經(jīng)過(guò)成像器的成像光學(xué)器件(如圖所示，包括遠(yuǎn)心透鏡)并且反向穿過(guò)容器10向外傳播的光線光學(xué)模型。沿從傳感器反向傳播的任何光線定位的光源將折射或反射光到傳感器上，由此可能使容器10及其內(nèi)容物模糊。然而，應(yīng)注意，存在位于容器10的水平平面中并且接近容器10的外壁的兩個(gè)區(qū)域1001。如圖10E所示，如果一個(gè)或多個(gè)光源122置于區(qū)域1001中，那么來(lái)自光源的眩光可以被減小或基本消除。注意，因?yàn)檫h(yuǎn)心透鏡用于所示的示例中，所以僅垂直于傳感器入射的光線需要在光線光學(xué)模型中被考慮。然而，考慮到其他光線，類似的方案可以應(yīng)用于其他類型的成像光學(xué)器件。例如，在一些實(shí)施例中，來(lái)自傳感器的一組代表性光線(例如，包括成像系統(tǒng)的主光線)可以反向傳播以識(shí)別沒(méi)有或基本沒(méi)有反向傳播光線的區(qū)域。照明光源可以置于所識(shí)別的區(qū)域中，同時(shí)避免了眩光。圖11示出用于使用偏振光將細(xì)長(zhǎng)的蛋白質(zhì)聚集體與纖維素和/或纖維(天然的或合成的)區(qū)分開的裝置。照明系統(tǒng)120朝向容器10發(fā)射光，容器10夾在交叉的偏振器900之間，在沒(méi)有顆粒時(shí)交叉的偏振器900提供黑圖像。改變?nèi)肷涔獾钠竦念w粒在成像器10所檢測(cè)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)為白的。如果已知關(guān)注顆粒發(fā)熒光，那么可采用熒光成像以用于顆粒識(shí)別，如圖12所示。在該例子中，照明光源920發(fā)藍(lán)光，其激勵(lì)關(guān)注顆粒。置于成像器110前面的窄帶(例如，綠)過(guò)濾器922確保僅來(lái)自受激顆粒的熒光將到達(dá)檢測(cè)器。這些照明和過(guò)濾波長(zhǎng)可被選擇以適于特定的關(guān)注波長(zhǎng)。最后，可以檢測(cè)(和識(shí)別)顆粒，諸如小片黑的、不透明的材料，其既不散射(折射)光，又不反射光。對(duì)于這樣的不透明顆粒，樣品應(yīng)被從后面直接背照射。于是顆?？杀蛔R(shí)別為亮背景上的暗特征。如果需要，不透明顆粒的圖像可以被顛倒，以形成繪制為具有與散射和反射性顆粒的圖像相同極性的圖像(也就是說(shuō)，從而顆粒呈現(xiàn)為暗背景上的光點(diǎn)，而不是亮背景上的暗點(diǎn))。薄片特定的視覺檢查平臺(tái)如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，玻璃薄片是通過(guò)與玻璃容器的內(nèi)表面相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)形成的玻璃的薄的、柔性的塊或鱗片。本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)可用于和/或調(diào)整來(lái)檢測(cè)、識(shí)別和計(jì)數(shù)玻璃薄片以最小化分發(fā)含有玻璃薄片的藥物的可能性，從而防止含玻璃薄片(過(guò)量)的藥物的分發(fā)。本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)還可以用于和/或調(diào)整來(lái)研究玻璃薄片形成，其依賴于給定配方的構(gòu)成，并且與蛋白質(zhì)和其他類型的特定物質(zhì)不同，因?yàn)樗鼈兎瓷浜蜕⑸涔?。不被任何特定理論所束縛，看起來(lái)某些條件比其他條件更可能促進(jìn)或阻礙玻璃薄片的形成。例如，通過(guò)制管工藝和/或在更高熱下制造的玻璃瓶?jī)A向于比模制的玻璃瓶更容易形成薄片。以高pH值(堿性)配置且具有某些緩沖劑(諸如檸檬酸鹽和酒石酸鹽)的藥物溶液也與薄片相關(guān)。藥品保持暴露到容器內(nèi)表面的時(shí)間長(zhǎng)度和藥品溫度也影響將形成玻璃薄片的可能性。更多內(nèi)容可參見例如美國(guó)食品藥品管理局的對(duì)藥品制造商的建議：FormationofGlassLamellaeinCertainInjectableDrugs(2011年3月25日)(www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm248490.htm)，其通過(guò)引用整體合并于此。為了創(chuàng)建用于根據(jù)該原理進(jìn)行區(qū)分的系統(tǒng)，成像器可以按一般方式對(duì)準(zhǔn)瓶，并且入射光取向?yàn)榇┻^(guò)容器底部(與攝像機(jī)軸正交)。這產(chǎn)生了非常小的來(lái)自散射顆粒(例如，蛋白質(zhì))的信號(hào)和大的來(lái)自反射顆粒(例如，玻璃薄片)的信號(hào)。換言之，在薄片漂浮經(jīng)過(guò)器皿時(shí)，它們呈現(xiàn)為間歇地閃光。該技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出在區(qū)分薄片顆粒和蛋白質(zhì)聚集體時(shí)是高度確定的。此外，使用該成像技術(shù)獲得的信號(hào)與瓶?jī)?nèi)薄片的濃度相關(guān)。結(jié)果，該技術(shù)不僅可以用于非破壞性地檢測(cè)商業(yè)產(chǎn)品中的薄片，還可用作確定哪些配方成分導(dǎo)致更多/更少薄片存在的工具。圖13A和13B示出用示范性視覺檢查系統(tǒng)獲得的玻璃薄片(圖13A)和蛋白質(zhì)(圖13B)的最大強(qiáng)度投影(MIP)圖像。常規(guī)MIP圖像用于計(jì)算機(jī)化的層析成像中以可視化沿一個(gè)空間軸(例如，z軸)觀察的三維空間。典型的常規(guī)MIP圖像表示沿與可視化軸平行的光線取得的數(shù)據(jù)最大值。在此例子中，然而，圖13A和圖13B所示的MIP圖像是表示二維圖像的時(shí)間演進(jìn)的數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果，它們沿時(shí)間軸而不是空間軸投影。為了產(chǎn)生圖13A和13B所示的MIP圖像，處理器選擇時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的至少一些像素的最大值，其中每個(gè)像素表示從器皿中的相應(yīng)空間位置反射(和/或透射)的光量。用所得值繪圖將產(chǎn)生MIP圖像，諸如圖13A和13B所示的那些，其表示像素的最亮歷史值。處理器通過(guò)計(jì)數(shù)MIP圖像中其值超過(guò)預(yù)定閾值的像素的數(shù)量來(lái)對(duì)MIP圖像進(jìn)行評(píng)分。如果得分超過(guò)表示類似器皿中該數(shù)量的薄片的歷史值，則處理器確定器皿在統(tǒng)計(jì)學(xué)上可能包含玻璃薄片。處理器還可通過(guò)根據(jù)MIP圖像評(píng)估玻璃薄片的該數(shù)量、平均尺寸和/或尺寸分布來(lái)確定薄片污染的嚴(yán)重程度。本發(fā)明的系統(tǒng)還可用于例如根據(jù)與時(shí)間相關(guān)的顆粒反射光量的差異和/或根據(jù)顆粒透射光量的差異來(lái)區(qū)分玻璃薄片和器皿中的其他顆粒。一些非薄片顆粒可把來(lái)自從下面照射器皿的光源(例如，圖8中的光源122e)的光反射到檢測(cè)器。例如，玻璃塊、金屬塊和外來(lái)纖維可利用底部光照配置而連續(xù)顯現(xiàn)。這些顆粒類型將在它們移動(dòng)經(jīng)過(guò)容器時(shí)被一直檢測(cè)到，這與薄片相反，薄片是取向相關(guān)的，僅在它們自己排列為把光反射向成像器時(shí)的若干幀可見。可對(duì)底部光照時(shí)間序列圖像采用顆粒跟蹤技術(shù)以跟蹤一直可見的、還在移動(dòng)的特定物質(zhì)。這些跟蹤物然后可從用于薄片評(píng)分的MIP計(jì)算去除，或者替代地包括在交互光信息技術(shù)中以確定給定顆粒如何與其他光照取向相互作用。例如，反射光的金屬顆?？梢栽诘撞抗庹张渲弥斜桓?。該顆粒在用背光(例如，圖8中的光源122f)照射時(shí)遮擋光。使用這兩種規(guī)格使得可以區(qū)分金屬顆粒和玻璃塊，玻璃塊反射底部光照但是不遮擋后光照。顆粒檢測(cè)、跟蹤和表征如上所述，圖1所示的視覺檢查單元100可以記錄高質(zhì)量、高分辨率的、對(duì)照暗背景成像的亮顆粒的單色圖像流(時(shí)間序列數(shù)據(jù))。(替選地，顆?？娠@示為白背景上的暗點(diǎn)。)因?yàn)樗幤房珊胁煌霃筋w粒的寬范圍混合物，所以時(shí)間序列數(shù)據(jù)可利用多種不同的方案來(lái)分析以區(qū)分圖像上的特征和背景。通常，單個(gè)圖像(時(shí)間序列數(shù)據(jù)的幀)上的顆粒外觀不足以對(duì)重要對(duì)象做出真實(shí)準(zhǔn)確的量化評(píng)估(例如，計(jì)數(shù)/尺寸)。例如，在一幀時(shí)間序列數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)為單個(gè)顆粒的對(duì)象可能實(shí)際上是彼此碰撞或經(jīng)過(guò)彼此的兩個(gè)或更多顆粒，其可導(dǎo)致準(zhǔn)確的顆粒計(jì)數(shù)和/或顆粒尺寸評(píng)估。視頻序列中的幀之間的圖像特征時(shí)間關(guān)聯(lián)改善了顆粒計(jì)數(shù)和尺寸測(cè)量的精確度。將連續(xù)幀中的圖像特征鏈接到一起以形成每個(gè)顆粒的時(shí)間相關(guān)軌道的過(guò)程被稱為顆粒跟蹤、配準(zhǔn)或分派。存在用于其他應(yīng)用的顆粒跟蹤技術(shù)(周知地，在流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究中)。然而，這些應(yīng)用一般采用良好定義的球形示蹤顆粒。將該原理應(yīng)用到藥品和其他流體需要顯著更復(fù)雜的解決方案。此外，對(duì)于一些顆粒種類，時(shí)間(跟蹤)分析不總是實(shí)用的。在這樣的例子中，可采用統(tǒng)計(jì)方法作為替選來(lái)產(chǎn)生特性測(cè)量。圖14提供顆粒檢測(cè)和識(shí)別的高級(jí)概覽1300，其始于時(shí)間序列數(shù)據(jù)的獲取1310。時(shí)間序列數(shù)據(jù)(和/或反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù))被預(yù)處理1320，預(yù)處理了的、反轉(zhuǎn)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)被用于二維顆粒識(shí)別和測(cè)量1330，這可包括反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析1340和/或顆粒跟蹤1350。如上所述，反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)是其幀已經(jīng)被以相反時(shí)間順序重新排序的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。在完成顆粒識(shí)別和測(cè)量1330之后，進(jìn)行顆粒報(bào)告生成1360。時(shí)間序列數(shù)據(jù)的預(yù)處理預(yù)處理1320包括靜態(tài)特征去除(背景扣除)1321、圖像噪聲抑制/過(guò)濾1322和強(qiáng)度定限1323。靜態(tài)特征去除1321利用了如下事實(shí)：旋轉(zhuǎn)容器激活了流體和包含于其中的顆粒。它們的動(dòng)態(tài)動(dòng)作允許它們與其他成像特征區(qū)別開。由于圖像捕捉始于容器已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)之后，所以可以假定在移動(dòng)的任何特征都可能是顆粒。靜態(tài)特征因此是無(wú)關(guān)的，可以從圖像去除以改善清晰度。在一實(shí)施例中，最小強(qiáng)度投影確定圖像中的靜態(tài)特征的大致模板。這包括例如可能存在于容器壁上的擦痕、污垢和缺陷。然后，該“靜態(tài)特征圖像”因此可以被從整個(gè)視頻序列扣除以產(chǎn)生對(duì)照黑背景僅包含移動(dòng)特征的新視頻序列。例如，圖15A和15B示出靜態(tài)特征去除之前和之后的單幀時(shí)間序列數(shù)據(jù)。在圖15A中，眩光、擦痕和其他靜態(tài)特征使部分容器變得模糊。背景扣除去除了許多靜態(tài)特征，留下具有更清晰的可見移動(dòng)顆粒的圖像(圖15B)。該方案的附加說(shuō)明是，大多數(shù)玻璃缺陷諸如表面擦痕散射較顯著量的光，在捕獲圖像中呈現(xiàn)為亮白點(diǎn)，如檢測(cè)器像素飽和那樣。這些特征的扣除可導(dǎo)致圖像中的“死”區(qū)。當(dāng)顆粒在這些被照明的缺陷前面或后面移動(dòng)時(shí)，它們可能被部分遮擋，或者甚至完全消失。為了解決該問(wèn)題，“靜態(tài)特征圖像”可被保留并且用于將缺陷位置關(guān)聯(lián)到顆粒位置以最小化表面缺陷對(duì)顆粒尺寸和計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的影響(作為旁注，建議在操作該系統(tǒng)之前應(yīng)用清潔規(guī)程以確保表面缺陷已經(jīng)被盡可能多地去除)。數(shù)據(jù)還可例如被過(guò)濾1322，以去除高頻和/或低頻噪聲。例如，向(反轉(zhuǎn)的)時(shí)間序列數(shù)據(jù)應(yīng)用空間帶通過(guò)濾器以去除和/或抑制在第一空間頻率或第二空間頻率之上變化的數(shù)據(jù)。一旦背景特征已經(jīng)被去除，就通過(guò)將圖像中的每個(gè)像素的強(qiáng)度值舍入到預(yù)定數(shù)量的值之一來(lái)對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行定限1323?？紤]圖16A和16C所示的灰度級(jí)圖像，其根據(jù)左側(cè)所示的八比特灰度級(jí)來(lái)分級(jí)(其他可行的灰度級(jí)包括16比特和32比特)。每個(gè)像素具有從零到255的強(qiáng)度值，其中零表示沒(méi)有檢測(cè)到光，255表示檢測(cè)到最大量的光。將127或以下的那些強(qiáng)度值舍入到零，128或以上的那些強(qiáng)度值舍入到255，產(chǎn)生圖16B和16D所示的黑白圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，其他閾值(和多個(gè)閾值)也是可行的。顆粒檢測(cè)圖像中顆粒的有效檢測(cè)依賴于多種圖像處理和分割技術(shù)。分割指的是一種計(jì)算過(guò)程，通過(guò)該過(guò)程，圖像中的關(guān)注特征被簡(jiǎn)化成離散的、可管理的對(duì)象。用于從圖像提取特征的分割方法被廣泛使用在例如醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，并且這些技術(shù)已經(jīng)被用于顆粒識(shí)別。簡(jiǎn)言之，從攝像機(jī)獲取的圖像利用定限、背景(靜態(tài)特征)扣除、過(guò)濾(例如，帶通過(guò)濾)、和/或其他技術(shù)被預(yù)處理以最大化對(duì)比度。完成時(shí)，處理器130分割圖像，然后選擇圖像的某些區(qū)域作為代表性顆粒，并且相應(yīng)地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行歸類。合適的分割方法包括但不限于置信連接、分水線(watershed)、水平集(level-set)、圖劃分(graphpartitioning)、基于壓縮的方法、聚類、區(qū)域生長(zhǎng)、多灰度等級(jí)、邊緣檢測(cè)和基于直方圖的方案。在獲取圖像之后，分割可產(chǎn)生附加信息以將所獲取的圖像上的給定特征與顆粒類型相關(guān)聯(lián)。例如，關(guān)于給定分割特征的信息諸如面積、周長(zhǎng)、強(qiáng)度、銳度和其他特性然后可用于確定顆粒類型。顆粒跟蹤和時(shí)間反轉(zhuǎn)關(guān)鍵的是，沒(méi)有先前可用的顆粒識(shí)別工具完全詳細(xì)地考慮顆粒在瓶?jī)?nèi)移動(dòng)時(shí)顆粒的時(shí)間行為。如果僅根據(jù)單個(gè)“快照”來(lái)進(jìn)行測(cè)量，那么確定顆粒的數(shù)量和尺寸可能是不準(zhǔn)確的。然而，時(shí)間序列數(shù)據(jù)提供顆粒行為的更完整圖像，其可利用顆粒跟蹤來(lái)解決1340，圖像跟蹤能產(chǎn)生每個(gè)單獨(dú)顆粒的時(shí)間相關(guān)展開表(spreadsheet)，實(shí)現(xiàn)了其基本屬性的健壯且準(zhǔn)確得多的測(cè)量。顆粒跟蹤是視頻顯微術(shù)以及流體力學(xué)工程(其中一般稱為顆粒跟蹤測(cè)速或PTV)中大量使用的技術(shù)。盡管PTV是已知的，但是大多數(shù)顆粒跟蹤解決方案假定顆粒在連續(xù)視頻幀之間的移動(dòng)是輕微的，并且小于給定圖像中顆粒之間的典型分隔距離。在這樣的情況下，足以通過(guò)識(shí)別最接近的匹配的相鄰物來(lái)鏈接顆粒位置。然而，在許多應(yīng)用中，這不是適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。由于旋轉(zhuǎn)速度(例如，約300rpm、1600rpm、和/或1800rpm)和可能的高顆粒濃度，可能預(yù)期在連續(xù)幀之間顆粒移動(dòng)得遠(yuǎn)快于典型顆粒間分隔距離。這可以通過(guò)采用預(yù)測(cè)跟蹤的形式來(lái)解決，預(yù)測(cè)跟蹤涉及在通過(guò)顆粒的先前移動(dòng)預(yù)測(cè)的區(qū)域中搜索顆粒。預(yù)測(cè)跟蹤包括評(píng)估數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)顆粒在后續(xù)幀中的大致未來(lái)位置的物理公式，如圖17所示。為了改善性能，預(yù)測(cè)跟蹤的此階段可與局部流體行為知識(shí)(如果已知的話)相耦合，例如，如關(guān)于圖21C描述的那樣。形成給定軌道的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可能需要一些先前數(shù)據(jù)點(diǎn)以使軌道基于其上。這給出了一個(gè)難題，在圖像序列的開始，當(dāng)顆粒最快速地移動(dòng)時(shí)，可能只有少量甚至沒(méi)有先前數(shù)據(jù)以使位置預(yù)測(cè)基于其上。然而，隨著時(shí)間推移，容器中的壁拉滯使旋轉(zhuǎn)流體慢下來(lái)并且最終停止。足夠長(zhǎng)時(shí)間地記錄時(shí)間序列數(shù)據(jù)產(chǎn)生其中顆粒顯著慢下來(lái)甚至停止的幀。反轉(zhuǎn)視頻的時(shí)間線1331，從而顆粒一開始呈現(xiàn)為靜態(tài)，隨著視頻前進(jìn)而慢慢加速，提供“先前”數(shù)據(jù)點(diǎn)以用于確定軌道。在其中顆?，F(xiàn)在剛開始移動(dòng)的視頻開始處，最近鄰匹配原理可用于建立每條軌道的初始階段。在適當(dāng)時(shí)間處，系統(tǒng)然后可以切換到預(yù)測(cè)模式。以此方式反轉(zhuǎn)所獲取的數(shù)據(jù)的時(shí)間線極大地改善了性能。圖17示出采用時(shí)間反轉(zhuǎn)的預(yù)測(cè)跟蹤的概覽。顆粒跟蹤的目的是將幀i中的顆粒ai的位置跟蹤鏈接到其在幀i+1中的位置ai+1，如圖17A所示。如果幀之間顆粒a的移動(dòng)小于到其最近鄰居顆粒b的距離d，那么這是簡(jiǎn)單的。如果顆粒的移動(dòng)方向未知或隨機(jī)，則最簡(jiǎn)單的方法是具有搜索區(qū)，一般是半徑為rs的圓，其中rs被選擇為長(zhǎng)于顆粒移動(dòng)的預(yù)期范圍，但是小于典型顆粒間分隔距離d，如圖17B所示。在反轉(zhuǎn)影像時(shí)間線之后，如圖17C中那樣，顆粒呈現(xiàn)為開始緩慢移動(dòng)。然而，一會(huì)兒之后，顆粒呈現(xiàn)為加速，最近鄰匹配搜索法可能開始失效。反轉(zhuǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的開始的若干幀部分地建立軌道，產(chǎn)生顆粒速度和加速度的一些知識(shí)。該信息可被輸入到適當(dāng)?shù)墓街幸灶A(yù)測(cè)顆粒在幀i+1中的大致位置，如圖17D中那樣。該預(yù)測(cè)跟蹤法比簡(jiǎn)單的最近鄰匹配跟蹤更有效得多，尤其在密集和/或快速移動(dòng)的樣品中。質(zhì)心檢測(cè)圖18A和18B示出定限(thresholding)之后(反轉(zhuǎn)的)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的顆粒的質(zhì)心檢測(cè)。首先，處理器130將灰度級(jí)圖像(圖18A)轉(zhuǎn)換為定限圖像(圖18B)。每個(gè)顆粒呈現(xiàn)為二維投影，其形狀和尺寸取決于記錄該幀時(shí)顆粒的形狀、尺寸和取向。接下來(lái)，處理器使用任何適當(dāng)?shù)姆椒?例如，鉛垂線法，通過(guò)幾何分解等)計(jì)算每個(gè)二維投影的幾何中心，或形心(例如，如坐標(biāo)xi和yi所示)。處理器130可以逐幀比較特定顆粒的形心的位置以確定顆粒的軌道。顆粒遮擋這里公開的視覺檢查系統(tǒng)中的每一個(gè)都將三維體積(容器及其內(nèi)容物)投影到圖像傳感器的二維表面上。對(duì)于給定的二維傳感器，三維體積中的顆粒可能呈現(xiàn)為路徑交叉。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，一個(gè)顆?？赡懿糠值鼗蛲耆卣趽趿硪活w粒，如圖19所示。在圖19(1)中，識(shí)別圖像序列中的新顆粒；通過(guò)圖像序列跟蹤該顆粒將產(chǎn)生一系列順序腳印，如圖19(2)所示。采用搜索區(qū)來(lái)尋找連續(xù)幀中的可能匹配，如圖19(3)所示。偶爾超過(guò)一個(gè)候選顆粒將占據(jù)搜索區(qū)，如圖19(4)所示，在該情況下系統(tǒng)選擇最佳匹配。如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易意識(shí)到的那樣，最佳匹配可利用不同方案的組合中的任一個(gè)來(lái)確定。例如，表示一幀中的候選顆粒的數(shù)據(jù)可以與表示前一幀中的顆粒的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和/或關(guān)聯(lián)。比較和/或關(guān)聯(lián)參數(shù)(包括但不限于尺寸、形狀、亮度和/或外觀改變)導(dǎo)致候選顆粒的匹配。示范性視覺檢查系統(tǒng)可應(yīng)付碰撞、遮擋和暫時(shí)性顆粒消失，例如圖19(5)所示的遮擋。當(dāng)顆粒再顯現(xiàn)時(shí)，如圖19(6)所示，可重新構(gòu)建軌跡。示范性系統(tǒng)還能解決當(dāng)兩個(gè)軌跡(track)(和它們的搜索區(qū)域)碰撞時(shí)導(dǎo)致的沖突，確保形成正確的軌道，如圖19(7)所示。圖20示出二維圖像中顆粒遮擋的另一情況：(a)是懸浮顆粒的典型圖像。圖20(b)-(e)示出圖20(a)中的方框區(qū)域的逼近視圖，兩個(gè)顆粒從相反方向彼此靠近。(反轉(zhuǎn))時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的下一幀顯示遮擋導(dǎo)致兩個(gè)顆粒呈現(xiàn)為單個(gè)虛大顆粒。如果遮擋是部分的(圖20(c))，那么這可導(dǎo)致看起來(lái)是單個(gè)虛大顆粒。如果遮擋是完全的(圖20(d))，那么較小顆?？赡軓囊曇巴耆珌G失，顆粒計(jì)數(shù)可能減小一個(gè)。這在檢查藥品時(shí)可能是非常重要的，因?yàn)樘撛龀叽鐪y(cè)量值可能足以超過(guò)規(guī)定閾值，而實(shí)際上所檢查的產(chǎn)品僅包含可接受的亞可視顆粒。如圖20(e)所示，顆粒已經(jīng)移動(dòng)超過(guò)了彼此，獨(dú)立跟蹤可以繼續(xù)進(jìn)行。通過(guò)分析顆粒軌道和后續(xù)時(shí)間相關(guān)尺寸輪廓，視覺檢查系統(tǒng)可以自動(dòng)地校正由于遮擋引起的錯(cuò)誤，導(dǎo)致更低的不當(dāng)駁回率。解決丟失顆粒如上所述，顆?？赡苡捎诙喾N原因而從給定視頻序列的一部分消失。它們可能橫穿“盲點(diǎn)”和/或上述靜態(tài)特征去除導(dǎo)致的“死”區(qū)。最終，一些顆粒類型可能表現(xiàn)出它們相對(duì)于成像光學(xué)器件呈現(xiàn)和消失(閃爍)的光學(xué)行為。在這些情況下，處理器可以如下地預(yù)測(cè)這些“丟失顆粒”的移動(dòng)。如果顆粒在某時(shí)間范圍內(nèi)重新出現(xiàn)在預(yù)期位置，則處理器可以鏈接軌道并且內(nèi)插虛擬顆粒數(shù)據(jù)以用于中間幀。注意，從監(jiān)管的立場(chǎng)來(lái)看，重要的是清楚知道虛擬顆粒數(shù)據(jù)被適當(dāng)?shù)貥?biāo)記，從而它可以與真實(shí)測(cè)量的顆粒數(shù)據(jù)區(qū)別開。圖21A-21C示出跟蹤和重現(xiàn)丟失顆粒的一種技術(shù)，即，在視頻序列的過(guò)程中從視場(chǎng)暫時(shí)性消失的顆粒。消失可能由于遮擋在另一(較大)顆粒后面、遮擋在表面缺陷后面、經(jīng)過(guò)已知盲點(diǎn)或僅由顆粒的光學(xué)幾何形狀的屬性(例如，一些類型的顆?？赡軆H在特定取向下可見)而引起。找到或重現(xiàn)從視場(chǎng)消失的顆粒改善了檢測(cè)和識(shí)別顆粒的精確度。圖21A示出找到被容器表面上的缺陷遮擋的顆粒的預(yù)測(cè)跟蹤。表面缺陷散射大量光，使圖像的對(duì)應(yīng)區(qū)域飽和。在采用靜態(tài)特征去除之后，這導(dǎo)致圖像中的“死區(qū)”。經(jīng)過(guò)該區(qū)域的任何顆粒暫時(shí)性消失。處理器130可以通過(guò)創(chuàng)建虛擬顆粒來(lái)重現(xiàn)“丟失的”顆粒以用于有限數(shù)量的腳印。如果顆粒重現(xiàn)并且被檢測(cè)到，那么軌跡被聯(lián)合。更具體而言，在顆粒消失之前，處理器130使用預(yù)測(cè)跟蹤來(lái)確定顆粒的速度。還可以使用預(yù)測(cè)跟蹤和顆粒的速度來(lái)外推預(yù)期顆粒位置。如果顆粒在預(yù)期位置再次出現(xiàn)，則虛擬位置可以被鏈接以形成完整軌道。如果顆粒在預(yù)定時(shí)間窗口中沒(méi)有再次出現(xiàn)，則可以用信號(hào)通知其永久丟失，并且不再跟蹤。圖21B示出如何跟蹤在離開視線時(shí)經(jīng)歷方向改變或顯著加速度的顆粒。并非預(yù)測(cè)顆粒軌道，處理器130利用流體的局部行為的本質(zhì)，追溯既往地鏈接打斷的軌道。在該例子中，處理器130通過(guò)考慮在該速度和灰度的流體的層流特性來(lái)聯(lián)合軌道。圖21C示出顆粒在經(jīng)過(guò)已知盲點(diǎn)時(shí)如何消失和重現(xiàn)。在該示例中，顆粒經(jīng)過(guò)在容器的極邊緣處的已知盲點(diǎn)。用關(guān)于盲點(diǎn)相對(duì)于容器圖像的位置的信息對(duì)處理器130進(jìn)行編程，使得處理器130能夠重新構(gòu)建軌道。顆粒形狀不規(guī)則性一些顆粒不是球形或足夠小以被視為點(diǎn)狀，如大多數(shù)顆粒跟蹤技術(shù)所假設(shè)的那樣。實(shí)際上，許多顆粒是不規(guī)則形狀的，在它們穿過(guò)流體移動(dòng)時(shí)可能相對(duì)于攝像機(jī)翻滾和旋轉(zhuǎn)，如圖22A-22C所示。在一些情況下，不規(guī)則形狀的顆?？赡艹尸F(xiàn)為兩個(gè)單獨(dú)的顆粒，每個(gè)具有其自己的軌道，如圖22B所示。二維物體的測(cè)量質(zhì)心的這種不可預(yù)測(cè)的移動(dòng)可能模糊了顆粒的真實(shí)移動(dòng)。該行為嚴(yán)重復(fù)雜化了預(yù)測(cè)跟蹤過(guò)程。這里描述的視覺檢查系統(tǒng)可以包含處理不規(guī)則形狀顆粒的表觀紊亂運(yùn)動(dòng)的功能，例如通過(guò)針對(duì)不規(guī)則形狀的顆粒計(jì)算圖22A和22C所示的平均軌道。容器/產(chǎn)品特定的流體動(dòng)力學(xué)旋轉(zhuǎn)后容器內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)是流體在重力影響下的運(yùn)動(dòng)的組合。流體的運(yùn)動(dòng)是流體的粘滯力、填充體積、容器形狀和尺寸、以及初始旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。顆粒跟蹤性能可通過(guò)將流體系統(tǒng)的物理約束知識(shí)納入到軌道建立中來(lái)而得到顯著改善。在常規(guī)容器中旋轉(zhuǎn)的液體的流體動(dòng)力學(xué)可能在某些條件下非常復(fù)雜。將流體動(dòng)力學(xué)知識(shí)(當(dāng)它涉及在藥品工業(yè)中一般使用的容器時(shí))納入到軌道構(gòu)建中來(lái)構(gòu)成了相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的新穎性和發(fā)展的重要領(lǐng)域。圖23示出典型容器中的流體行為的一些示例，帶有與視覺檢查平臺(tái)產(chǎn)生的真實(shí)世界顆粒軌道比較的計(jì)算模型結(jié)果。研究揭示了意料之外的微妙之處：作為示例，在圖23D中可以看見沿瓶中央的狹窄垂直柱的顆粒移動(dòng)，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)階段產(chǎn)生的漩渦(圖23A)的弛豫而引起的。當(dāng)在該中央柱體中的流體向上垂直移動(dòng)時(shí)，它可以向上帶動(dòng)一般預(yù)期會(huì)下沉的重顆粒。這可以例如導(dǎo)致識(shí)別泡沫和外來(lái)顆粒之間的困擾，泡沫預(yù)期會(huì)上升，外來(lái)顆粒由于容器特定的流體運(yùn)動(dòng)而上升。示范性視覺檢查系統(tǒng)可以借助于藥品的預(yù)期流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)有知識(shí)來(lái)產(chǎn)生比否則可能的結(jié)果準(zhǔn)確得多的結(jié)果。以此方式結(jié)合物理模型(諸如圖23所示的模型)和顆粒跟蹤給出了相對(duì)于已有技術(shù)的顯著改善。錯(cuò)誤校正雖然這里公開的視覺檢查系統(tǒng)在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)條件下是健壯的，但是跟蹤在小的三維體積中移動(dòng)的大量顆粒的挑戰(zhàn)的復(fù)雜性意味著總是有產(chǎn)生一些錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，主要是當(dāng)顆粒“碰撞”時(shí)，在連續(xù)幀之間形成不正確的軌道。對(duì)視覺檢查系統(tǒng)的物理約束的理解可以被有利地使用。寬泛地講，每個(gè)顆粒局部周圍的流體的主要移動(dòng)是層流(而不是湍流或隨機(jī))。這本質(zhì)上意味著，用足夠快的攝像機(jī)，該系統(tǒng)中的自然顆粒軌道應(yīng)該在方向上平滑地變化，沒(méi)有突然、陡峭的改變，特別是當(dāng)顆粒經(jīng)過(guò)圖像中容器的中心時(shí)。一旦完成了初始軌道鏈接，該系統(tǒng)可以回溯地分析軌道以尋找這樣的錯(cuò)誤。如果檢測(cè)到錯(cuò)誤，則系統(tǒng)可以比較附近的軌道以確定是否可以發(fā)現(xiàn)更物理一致的解決方案。這示于圖24B中。準(zhǔn)確顆粒計(jì)數(shù)顆粒計(jì)數(shù)可以通過(guò)在顆粒檢測(cè)之后在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲取的快照?qǐng)D像(例如，如圖24A所示)中計(jì)數(shù)顆粒數(shù)目來(lái)推導(dǎo)，其中每個(gè)顆粒被標(biāo)有計(jì)數(shù)編號(hào)。該方法是直接了當(dāng)?shù)模怯锌赡苡捎诙喾N原因而系統(tǒng)性地少計(jì)體積中的顆粒數(shù)量。例如，一個(gè)或多個(gè)顆?？赡鼙涣硪活w?；虮砻嫒毕菟趽酢ｎw?？赡茉谝阎?或未知)盲點(diǎn)中。此外，極小或模糊的顆粒可能在移動(dòng)經(jīng)過(guò)測(cè)量閾值時(shí)從視野間歇性地出現(xiàn)和消失。這里論述的顆粒跟蹤的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以解決所有這些問(wèn)題。結(jié)果，因?yàn)榻训念w粒跟蹤，顆粒計(jì)數(shù)可以通過(guò)計(jì)數(shù)單獨(dú)顆粒軌跡(如圖24B所示)的數(shù)目而不是單個(gè)圖像中的顆粒數(shù)目或若干圖像的統(tǒng)計(jì)分析而得到改善。計(jì)數(shù)顆粒軌道數(shù)量而不是單幀(或全部幀)中的顆粒數(shù)量帶來(lái)了相對(duì)于常規(guī)顆粒跟蹤技術(shù)的顯著改善。改善程度隨呈現(xiàn)的顆粒的數(shù)量和尺寸而變化。粗略地講，隨著顆粒數(shù)目增大，碰撞幾率增大，因此由于本發(fā)明的顆粒跟蹤的時(shí)間性能而引起的改善成比例地增大。準(zhǔn)確確定顆粒尺寸常規(guī)的顆粒測(cè)量系統(tǒng)從靜態(tài)圖像測(cè)量顆粒尺寸。最典型地，根據(jù)規(guī)定和/或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這通過(guò)測(cè)量顆粒的最長(zhǎng)表觀軸的長(zhǎng)度或Feret直徑來(lái)進(jìn)行，如圖25所示，其可將顆粒尺寸定義為顆粒的最長(zhǎng)單個(gè)尺度。在該定義下，1mm的頭發(fā)被歸類為與1mm直徑的球形顆粒相同。鑒于此，根據(jù)二維圖像，最大Feret直徑是合理使用的測(cè)度。然而，來(lái)自靜態(tài)圖像的顆粒尺寸測(cè)度受到若干嚴(yán)重問(wèn)題的困擾。首先，在三維體積的二維投影中，多個(gè)顆粒很可能重疊，產(chǎn)生看起來(lái)單個(gè)非常大的顆粒。在對(duì)允許的顆粒尺寸規(guī)定了非常嚴(yán)格的上限的工業(yè)領(lǐng)域，這成為嚴(yán)重問(wèn)題，尤其是對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用程序而言，它可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的駁回，尤其是對(duì)于密集裝填的樣品。第二，當(dāng)不規(guī)則形狀的顆粒在容器內(nèi)流動(dòng)時(shí)，它們可能不可預(yù)測(cè)地翻滾(相對(duì)于攝像機(jī))。對(duì)于單個(gè)二維快照，可能不能保證給定顆粒的最長(zhǎng)尺度正交于攝像機(jī)的視軸。系統(tǒng)因此可能系統(tǒng)地將顆粒尺寸確定得更小，這可能在嚴(yán)格監(jiān)管的工業(yè)領(lǐng)域?qū)е驴膳碌慕Y(jié)果。通過(guò)顆粒跟蹤來(lái)檢查顆粒在容器內(nèi)流動(dòng)時(shí)顆粒的最大Feret直徑提供了準(zhǔn)確得多的對(duì)顆粒的最大尺度的測(cè)量。第三，當(dāng)顆粒繞圓柱形容器移動(dòng)時(shí)，它們一般將長(zhǎng)軸與圍繞液體流的方向?qū)?zhǔn)，如圖25A和25B所示。一般而言，對(duì)于圓柱形容器，這意味著細(xì)長(zhǎng)顆?？赡茉趫D像中心呈現(xiàn)得比在橫向極邊緣處更大。通常，當(dāng)顆粒相對(duì)于圖像傳感器的光學(xué)軸正交地行進(jìn)時(shí)，成像器檢測(cè)到最大表觀顆粒尺寸(Feret直徑)。如果當(dāng)單個(gè)顆粒在容器內(nèi)流動(dòng)時(shí)被跟蹤，其正確的最大長(zhǎng)度可以被準(zhǔn)確地測(cè)量，有時(shí)候這是靜態(tài)測(cè)量程序難以實(shí)現(xiàn)的。最后，盡管通過(guò)頻閃照明(如前所述)來(lái)努力最小化運(yùn)動(dòng)模糊的影響，但是仍可能在圖像捕捉序列的開始處當(dāng)流體和顆粒最快速地移動(dòng)時(shí)，發(fā)生一定程度的運(yùn)動(dòng)模糊。通過(guò)使用顆粒尺寸的時(shí)間相關(guān)分析，由于運(yùn)動(dòng)模糊而引起的數(shù)據(jù)中的偽像(其容易增大所測(cè)量的顆粒尺寸)可以被識(shí)別和抑制。圖25C-25E示出了使用時(shí)間序列數(shù)據(jù)來(lái)跟蹤顆粒軌道以獲得更精確的顆粒尺寸測(cè)量。圖25C示出旋轉(zhuǎn)之后100微米聚合物微球體在瓶中移動(dòng)的典型軌跡。當(dāng)顆粒呈現(xiàn)為與容器中心交叉時(shí)，它們的速度正交于視線方向，顆粒相對(duì)于攝像機(jī)移動(dòng)得最快，如圖25D所示。例如，如果初始旋轉(zhuǎn)速度為300rpm，并且顆粒的徑向位置rp為5mm，那么顆粒速度vp為大約9.4m/s。在該速度下，僅10μs的攝像機(jī)曝光時(shí)間由于運(yùn)動(dòng)模糊而使表觀顆粒尺寸加倍。圖25E示出運(yùn)動(dòng)模糊可以如何嚴(yán)重地影響圖像：在左邊，顆粒移動(dòng)最快(約300rpm)并且被拉長(zhǎng)；在右邊，相同顆粒處于靜態(tài)，看起來(lái)更圓。圖25F是圖25C所示顆粒的時(shí)間相關(guān)Feret直徑的曲線圖。由于圓柱形容器的透鏡效果，顆粒的表觀尺寸在容器邊緣附近減小(右軸標(biāo)號(hào)D)。最大顆粒尺寸的最佳評(píng)估發(fā)生在顆粒以適中速度經(jīng)過(guò)容器中央時(shí)(右軸標(biāo)號(hào)B)。如果速度太高(這一般發(fā)生在容器旋轉(zhuǎn)之后的頭若干秒期間)，則運(yùn)動(dòng)模糊夸大了顆粒尺寸(右軸標(biāo)號(hào)A)。最終，由于液體拉滯，顆粒將完全停止移動(dòng)(右軸標(biāo)號(hào)C)。在該例子中，中間范圍的峰值(右軸標(biāo)號(hào)B)是最大顆粒尺寸的最準(zhǔn)確讀數(shù)。顆粒表征圖26A示出時(shí)間序列數(shù)據(jù)的連續(xù)幀，具有顆粒和其軌道二者。大致平面的軌跡表示100微米聚合物微球體(其模仿蛋白質(zhì)聚集體)的軌道。這些顆粒幾乎中性浮力地與液體一起移動(dòng)，沒(méi)有明顯的下沉或上升。垂直下降軌跡表示100微米玻璃珠的軌道，其最初與液體一起旋轉(zhuǎn)，但是隨序列進(jìn)展而下沉。上升軌跡表示氣泡和具有正浮力的顆粒的軌道。顆粒跟蹤實(shí)現(xiàn)了多個(gè)時(shí)間相關(guān)屬性的測(cè)量，其給出了關(guān)于所檢查的顆粒的性質(zhì)的重要線索。例如，從規(guī)章的角度看一般能視為良性的氣泡會(huì)使當(dāng)前基于光學(xué)的檢查機(jī)器混亂，導(dǎo)致虛假的肯定和不必要的駁回。在該例子中，顆粒的時(shí)間相關(guān)運(yùn)動(dòng)(在流體開始慢下來(lái)時(shí)，氣泡傾向于垂直上升)導(dǎo)致非常明顯的特性，其能容易地根據(jù)顆粒跟蹤所產(chǎn)生的軌道而識(shí)別。類似地，中性浮力的顆粒不會(huì)上升或下降很多，而致密顆粒下沉到容器底部。較輕顆?？梢栽谕ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)流體所形成的漩渦中被帶動(dòng)，重顆粒可以具有直線軌道。更寬泛地，顆粒跟蹤過(guò)程產(chǎn)生時(shí)間相關(guān)的展開表，諸如圖26B所示的那樣，其包含所有相關(guān)參數(shù)的細(xì)節(jié)，包括位置、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、加速度、大小(例如二維面積)、尺寸(最大Feret直徑)、伸長(zhǎng)度、球度、對(duì)比度和亮度。這些參數(shù)提供可用于將顆粒歸類為特定種類的鮮明特征。通過(guò)顆粒跟蹤方案可實(shí)現(xiàn)的該方法對(duì)于大多數(shù)關(guān)注顆粒工作良好。基于大量這樣的時(shí)間相關(guān)測(cè)度逐個(gè)顆粒地對(duì)顆粒進(jìn)行歸類的能力是本發(fā)明的特別有利之處。視頻壓縮可視化相當(dāng)大的容器中的非常小的顆粒受益于使用非常高分辨率的圖像傳感器。圖像捕捉速率也需要被最大化以確保構(gòu)建準(zhǔn)確的軌道。這些要求的組合導(dǎo)致非常大的視頻文件，例如1GB、2GB、5GB、10GB或更大。對(duì)于一些應(yīng)用而言，除了分析數(shù)據(jù)之外，可能還需要獲得原始視頻。甚至對(duì)于適度大小的樣品組，所涉及的大的文件大小可能使數(shù)據(jù)儲(chǔ)存成本極高。(反轉(zhuǎn))時(shí)間序列數(shù)據(jù)的視頻壓縮可用于減小(反轉(zhuǎn))時(shí)間序列數(shù)據(jù)文件的大小。保護(hù)顆粒數(shù)據(jù)的完整性可能要求使用無(wú)損視頻壓縮。研究表明更一般使用(并且更有效)的有損壓縮技術(shù)(例如MPEG)可能使圖像嚴(yán)重畸變和混亂，導(dǎo)致許多不想要的視覺偽像。雖然無(wú)損壓縮與有損壓縮相比一般是相當(dāng)?shù)托У?，但是有許多步驟可以改善其效率。時(shí)間序列數(shù)據(jù)的大多數(shù)幀顯示一小撮小的、對(duì)照暗背景亮的對(duì)象集合。暗背景不包含有用信息。它不是真的黑，而是它由非常暗淡的隨機(jī)噪聲構(gòu)成。用純黑背景替代該背景大大簡(jiǎn)化了圖像，使得標(biāo)準(zhǔn)無(wú)損壓縮技術(shù)(例如，zip、Huffyuv)的操作更有效率得多。該過(guò)程已經(jīng)在文獻(xiàn)中的其他位置得到描述。然而，這里新穎的是具體地確定給定幀中實(shí)質(zhì)上構(gòu)成背景的是什么。其他壓縮過(guò)程設(shè)置閾值強(qiáng)度水平并且假設(shè)圖像中在該水平以下的所有像素是背景的一部分。這是廣為有效的策略，但是可能導(dǎo)致所保留的顆粒的尺寸的稍微減小，并且能完全地去除其亮度在本征隨機(jī)背景“噪聲”的上限相同水平的非常微弱的顆粒。盡管這些常規(guī)技術(shù)對(duì)(反轉(zhuǎn))時(shí)間序列數(shù)據(jù)有作用，但是示范性實(shí)施例中采用的壓縮在使用破壞性定限之前采用分析微弱顆粒的背景的獨(dú)特階段。這確保了保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性且同時(shí)最大地減小數(shù)據(jù)儲(chǔ)存要求之間的最佳平衡。填充體積/彎月面檢測(cè)視覺檢查平臺(tái)的自動(dòng)實(shí)施例準(zhǔn)確地檢測(cè)樣品的填充體積，這在不保證填充體積將跨越特定輪次保持一致的研究應(yīng)用中是重要的。當(dāng)處理非常大的數(shù)據(jù)文件(諸如高分辨率圖像傳感器產(chǎn)生的那些數(shù)據(jù)文件)，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存的壓力時(shí)是尤其有用的。因?yàn)樵撛?，可能期望限制所記錄的圖像以覆蓋不超過(guò)流體體積，因?yàn)槿魏纹渌畔⑹遣幌嚓P(guān)的。示范性系統(tǒng)可以采用例如自動(dòng)邊緣檢測(cè)或特征識(shí)別算法來(lái)檢測(cè)圖像中容器的邊界，如圖27-29所示并且下面描述的那樣。因?yàn)閺澰旅婧推炕锥际菃蝹€(gè)獨(dú)特特征，所以許多可行的光照配置和/或圖像處理技術(shù)可用來(lái)準(zhǔn)確地識(shí)別它們?cè)趫D像中的位置。測(cè)量填充體積和確定圖像的由流體占據(jù)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生關(guān)注區(qū)域。具體而言，根據(jù)圖8，使用光源122f(背光)、122e(底部光)以及122a和122b(后角光照)的組合的配置全部都可以用于檢測(cè)填充體積，如下面描述的那樣。圖27A-27F示出使用圖8的后角光照122a和122b自動(dòng)檢測(cè)容器內(nèi)的關(guān)注區(qū)域。圖27A示出容器的靜態(tài)圖像，其中器皿的基底和彎月面清楚可見為獨(dú)特的明亮物體。作為示例，處理器可采用邊緣檢測(cè)來(lái)識(shí)別容器的垂直壁和關(guān)注區(qū)域?qū)挾葁，如圖27B所示。為了檢測(cè)外觀可能較難預(yù)測(cè)的彎月面和瓶基底，該過(guò)程可例如采用強(qiáng)度定限和分割來(lái)提供關(guān)注區(qū)域的簡(jiǎn)化圖像(如圖27C所示)。在該階段，處理器可自動(dòng)識(shí)別不適于顆粒分析的容器，例如其表面被擦傷和/或覆蓋有污垢的容器。該系統(tǒng)的有效性可能因過(guò)度混濁、容器表面缺陷、或過(guò)高顆粒濃度(由此單獨(dú)顆粒不再能在圖像中被離散化)而受損。如果處理器確定容器是滿意的，則與彎月面和瓶基底對(duì)應(yīng)的對(duì)象然后可以被隔離和簡(jiǎn)化，如圖27D所示。處理器將關(guān)注區(qū)域的垂直高度h定義為彎月面的下邊緣和瓶基底的上邊緣之間的距離，如圖27E所示。最后，處理器可以利用關(guān)注區(qū)域的寬度和高度尺度來(lái)處理原始圖像流，從而僅圖像的被可見流體占據(jù)的區(qū)域被記錄，如圖27F所示。圖28A-28C示出對(duì)利用背光配置(例如，圖8的光源122f)獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行的類似彎月面檢測(cè)過(guò)程。圖28A示出表示用背光成像的典型容器的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的幀。彎月面、壁和基底清晰可辨，并且可以利用邊緣檢測(cè)自動(dòng)識(shí)別，如圖28B中那樣。然而，諸如大的擦痕之類的缺陷有可能對(duì)彎月面位置的準(zhǔn)確檢測(cè)有害，不論是使用背光(圖28B)還是后角光(例如，如圖29C中那樣，將在下面描述)。在一實(shí)施例中，使用圖像的強(qiáng)度定限來(lái)識(shí)別彎月面和瓶基底。由于這些是較大對(duì)象，并且由于他們的形狀散射較大量的光朝向檢測(cè)器，所以它們能被清晰識(shí)別，與可能存在的任何其他特征不同。圖29A-29D示出具有大致平面底部的圓柱形器皿中的彎月面的檢測(cè)。自動(dòng)的填充體積檢測(cè)始于定限(圖29A)以檢測(cè)彎月面，其然后設(shè)置關(guān)注區(qū)域并且也是填充體積的測(cè)量。接下來(lái)，在圖29B中，傾斜光照突出顯示諸如擦痕(如圖所示)、灰塵、指紋、玻璃缺陷或凝結(jié)物之類的可能使邊緣檢測(cè)變得困難的表面缺陷。如圖29C中那樣，從下面對(duì)瓶進(jìn)行光照(例如，使用圖8的光源122e)以對(duì)表面缺陷(相對(duì))不敏感的方式照明了彎月面，這里，即使表面被重度擦傷，彎月面也是可見的。從下面進(jìn)行光照還使得可以區(qū)分空瓶和滿瓶，如圖29D所示，并且在那些極限之間的所有填充水平準(zhǔn)確地檢測(cè)彎月面高度。從下面對(duì)瓶進(jìn)行照明提高了彎月面檢測(cè)的有效性，因?yàn)樗鼫p少了由于擦痕和其他表面缺陷(圖27C)引起的錯(cuò)誤。設(shè)置光源122e稍微成角度地照射器皿進(jìn)一步減小了對(duì)表面缺陷的敏感性。對(duì)于由于沒(méi)有透明的容器基底而可能難以從底部照射的注射器而言，可以通過(guò)以小角度傾斜地進(jìn)行照射而實(shí)現(xiàn)類似的效果。與上述彎月面檢測(cè)類似的檢查技術(shù)也可以用于篩查可能破壞識(shí)別和分析流體中懸浮的顆粒的任何后續(xù)嘗試的特征。這可包括識(shí)別過(guò)于混濁的液體、嚴(yán)重?fù)p傷的容器(包括過(guò)多擦傷或表面污垢)以及其中顆粒濃度太高以至于顆粒不再能離散開的液體。處理器和存儲(chǔ)器本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，這里公開的處理器可包括任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，其提供執(zhí)行應(yīng)用程序的處理、儲(chǔ)存和輸入/輸出器件等。示例性處理器可實(shí)現(xiàn)在集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和/或任何其他合適的架構(gòu)中。示范性處理器還可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)而鏈接到其他計(jì)算設(shè)備，包括其他處理器和/或服務(wù)器計(jì)算機(jī)。通信網(wǎng)絡(luò)可以是當(dāng)前使用相應(yīng)協(xié)議(TCP/IP、藍(lán)牙等)以彼此通信的遠(yuǎn)程訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)、全球網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))、全球計(jì)算機(jī)集合、局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)以及網(wǎng)關(guān)的一部分。其他電氣設(shè)備/計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是合適的。圖30是示范性處理器50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖示。處理器50包括系統(tǒng)總線79，總線是用于計(jì)算機(jī)或處理系統(tǒng)的組件之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布€路的集合?？偩€79實(shí)質(zhì)上是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不同元件(例如，處理器、盤儲(chǔ)存器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口、網(wǎng)絡(luò)端口等)的共享管道，其實(shí)現(xiàn)元件之間的信息傳輸。附連到系統(tǒng)總線79的是I/O器件接口82，以用于將各種輸入和輸出器件(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等)連接到處理器50。網(wǎng)絡(luò)接口86允許計(jì)算機(jī)連接到附連到網(wǎng)絡(luò)的各種其他設(shè)備。存儲(chǔ)器90為計(jì)算機(jī)軟件指令92和數(shù)據(jù)94提供易失性和/或非易失性儲(chǔ)存，計(jì)算機(jī)軟件指令92和數(shù)據(jù)94用于實(shí)施示范性視覺檢查系統(tǒng)和技術(shù)的實(shí)施例。盤儲(chǔ)存器95為用于實(shí)施示范性視覺檢查的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)軟件指令92和數(shù)據(jù)94提供(附加的)非易失性儲(chǔ)存。中央處理單元84也附連到系統(tǒng)總線79并且用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令。在一實(shí)施例中，處理器例程92和數(shù)據(jù)94是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(泛指為92)，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，可移除儲(chǔ)存介質(zhì)，諸如一個(gè)或多個(gè)DVD-ROM、CD-ROM、磁碟、磁帶等)，其提供至少一部分軟件指令以用于示范性視覺檢查系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品92可以通過(guò)任何合適的軟件安裝程序來(lái)安裝，如本領(lǐng)域公知的那樣。在另一實(shí)施例中，至少一部分軟件指令也可通過(guò)線纜、通信和/或無(wú)線連接來(lái)下載。在另一些實(shí)施例中，示范性程序是實(shí)現(xiàn)在傳播介質(zhì)中的傳播信號(hào)上的計(jì)算機(jī)程序傳播信號(hào)產(chǎn)品107(例如，無(wú)線電波、紅外波、激光波、聲波、或者在全球網(wǎng)絡(luò)諸如因特網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)上傳播的電波)。這樣的載體介質(zhì)或信號(hào)提供至少一部分軟件指令用于示范性例程/程序92。在替選實(shí)施例中，傳播信號(hào)是傳播介質(zhì)上承載的模擬載波或數(shù)字信號(hào)。例如，傳播信號(hào)可以是在全球網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))、電信網(wǎng)絡(luò)或其他網(wǎng)絡(luò)上傳播的數(shù)字化信號(hào)。在一實(shí)施例中，傳播信號(hào)是在一段時(shí)間在傳播介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)，諸如在毫秒、秒、分鐘或更長(zhǎng)時(shí)段在網(wǎng)絡(luò)上分組發(fā)送的用于軟件應(yīng)用的指令。在另一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品92的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是處理器50可接收和讀取的傳播介質(zhì)，例如通過(guò)接收傳播介質(zhì)并且識(shí)別傳播介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)的傳播信號(hào)來(lái)進(jìn)行，如上面針對(duì)計(jì)算機(jī)程序傳播信號(hào)產(chǎn)品所描述的那樣。一般而言，術(shù)語(yǔ)“載體介質(zhì)”或瞬時(shí)載體涵蓋前述瞬時(shí)信號(hào)、傳播信號(hào)、傳播介質(zhì)、儲(chǔ)存介質(zhì)等。傳感器冷卻在上述實(shí)施例中，電子傳感器用于捕獲顆粒圖像。電子傳感器諸如CCD經(jīng)受若干類型的隨機(jī)噪聲，其有損于測(cè)量信號(hào)的完整性，尤其是在低信號(hào)強(qiáng)度時(shí)。在一些實(shí)施例中，傳感器可被冷卻以減少噪聲。冷卻可以利用任何合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括例如使用熱電冷卻器、熱交換器(例如制冷器)、液氮冷卻、以及它們的組合。在各種實(shí)施例中，噪聲減少有利于顆粒檢測(cè)，尤其涉及蛋白質(zhì)聚集體的檢測(cè)。在典型應(yīng)用中，蛋白質(zhì)聚集體可能較大(例如，高達(dá)數(shù)百微米直徑)，然而這些聚集體顆粒的物理結(jié)構(gòu)一般非常松散，具有低密度(大部分顆?？赡苁嵌嗫椎牟⑶姨畛溆协h(huán)境介質(zhì))并且相對(duì)于周圍介質(zhì)具有低折射率對(duì)比度。由于這些物理屬性，蛋白質(zhì)聚集體與其他顆粒諸如玻璃碎片或纖維相比可以散射較少量的光。影響當(dāng)前的電子圖像傳感器的噪聲中的許多本質(zhì)上是熱。該噪聲主要影響傳感器的動(dòng)態(tài)范圍的較低端。例如，在一些實(shí)施例中，較低的X％(例如，10％)的動(dòng)態(tài)范圍被噪聲占據(jù)并且在圖像定限過(guò)程(例如，如上所述)期間必須被去除。用于顆粒檢測(cè)的閾值最小必須大于該值X％，由此從信號(hào)去除低強(qiáng)度數(shù)據(jù)。這可能妨礙微弱顆粒諸如蛋白質(zhì)聚集體的準(zhǔn)確檢測(cè)。通過(guò)減小噪聲，例如通過(guò)冷卻傳感器，可以使用更低的閾值，允許改善的對(duì)低強(qiáng)度信號(hào)的檢測(cè)。圖31示出上述定限問(wèn)題。圖31的畫面A示出來(lái)自使用這里描述的設(shè)備和技術(shù)獲取的典型圖像序列的剪裁片段。如圖所示，圖像是8比特灰度級(jí)圖像，也就是說(shuō)，每個(gè)像素可具有從0(黑)到255(白)線性范圍內(nèi)的強(qiáng)度值。圖像含有兩個(gè)顆粒，一個(gè)相對(duì)較亮，一個(gè)非常暗淡。圖31的畫面B示出強(qiáng)度直方圖，顯示了“背景”的強(qiáng)度值，背景對(duì)應(yīng)于圖像中的方框，不包含任何顆粒。至少部分地由于熱影響，傳感器在強(qiáng)度直方圖的低端表現(xiàn)出高斯背景噪聲曲線。該曲線的寬度決定用于顆粒檢測(cè)的閾值。簡(jiǎn)言之，顆粒需要比背景噪聲明顯更亮以在定限過(guò)程后幸存。圖31的畫面C示出亮顆粒的強(qiáng)度直方圖。顆粒圖像具有顯著數(shù)量的像素在直方圖中的閾值右邊，從而將在定限之后可容易被檢測(cè)到。相反，如圖31的畫面D所示，較暗淡的顆粒具有較少數(shù)量的像素在閾值上方，它將很可能在定限/分割過(guò)程中被抹去。然而，如果冷卻或其他技術(shù)應(yīng)用來(lái)減小噪聲基底，由此向左移動(dòng)閾值，那么有可能較暗淡的可以能被檢測(cè)到?；诠獾拿杜e和非破壞性尺寸確定(LENS)當(dāng)對(duì)容器內(nèi)的顆粒執(zhí)行非破壞性尺寸確定和計(jì)數(shù)時(shí)，在一些實(shí)施例中，存在容器本身產(chǎn)生的可感知的偽像。液體界面折射穿過(guò)瓶的光，這導(dǎo)致用于尺寸確定和計(jì)數(shù)程序的一幅或多幅顆粒圖像中可感知的畸變。結(jié)果，給定尺寸的顆粒在圖像中看起來(lái)高達(dá)例如四倍那么大，這取決于它們?cè)谄績(jī)?nèi)的空間位置。注意，對(duì)于圓柱形容器，顆粒圖像一般僅沿橫軸拉伸，而不沿瓶的垂直軸拉伸(見圖5E，這些效果的圖示)。如上所述，在一些實(shí)施例中，這些畸變效果可以利用校正光學(xué)計(jì)數(shù)而被校正(例如，減輕或者甚至消除)。然而，在一些實(shí)施例中，這樣的光學(xué)校正可能是不完全或不可用的。在這樣的情況下，不能執(zhí)行顆粒尺寸到檢測(cè)器上的對(duì)應(yīng)圖像的直接關(guān)聯(lián)。例如，圖32示出利用來(lái)自容器的畸變未被校正(對(duì)應(yīng)于圖5E所示的情形)的系統(tǒng)獲取的流體中的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(如圖所示，100μm直徑)顆粒(聚合物微球體)的族群的檢測(cè)圖像尺寸的直方圖。清楚顯示了由于容器畸變影響而引起的表觀圖像尺寸的顯著變化。該變化使得不同尺寸的顆粒族群之間的區(qū)分變得困難，因?yàn)樗鼈兛赡茉诿總€(gè)尺寸族群的檢測(cè)器上在表面面積方面實(shí)質(zhì)上重疊。例如，圖33示出流體中的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸(如圖所示，100μm和140μm直徑)顆粒族群的所檢測(cè)的圖像尺寸的直方圖。清楚示出了兩個(gè)尺寸族群的直方圖之間的明顯重疊。在一些實(shí)施例中，可應(yīng)用處理技術(shù)來(lái)揭示準(zhǔn)確的尺寸信息，甚至在存在上述畸變效果時(shí)。處理利用使用已知尺寸標(biāo)準(zhǔn)獲得的數(shù)據(jù)被校準(zhǔn)。例如，圖34示出四個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)尺寸顆粒(聚合物微球體)族群的實(shí)驗(yàn)獲取的表觀尺寸直方圖。盡管示出了四個(gè)校準(zhǔn)曲線，但是在各種實(shí)施例中，可以使用任何適當(dāng)?shù)臄?shù)量。在一些實(shí)施例中，可以使用至少兩個(gè)、至少三個(gè)、至少四個(gè)、至少五個(gè)、或者至少六個(gè)曲線。在一些實(shí)施例中，曲線數(shù)量在2-100的范圍，或其任意子范圍，諸如4-6。在一些實(shí)施例中，一組實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)曲線可以被插值以產(chǎn)生附加曲線(例如，對(duì)應(yīng)于在實(shí)驗(yàn)測(cè)量值之間的尺寸值)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)曲線可以對(duì)應(yīng)于實(shí)際尺寸相差任意適當(dāng)量的顆粒族群，例如差異為至少1μm、至少5μm、至少10μm、至少20μm、或者更大，例如在1μm至1000μm的范圍或其任何子范圍。一旦已經(jīng)確定了校準(zhǔn)曲線，就可以獲得具有未知尺寸的顆粒樣品的表觀尺寸分布曲線(例如，根據(jù)一幅或多幅靜態(tài)圖像，或者任何其他合適的技術(shù))。樣品曲線可以在相同或類似的實(shí)驗(yàn)條件下獲得(例如，相同的類似的容器尺寸和形狀、流體屬性、照明條件、成像條件等)。該樣品曲線與校準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較以確定指示樣品中的顆粒的尺寸的信息。例如，在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)曲線的加權(quán)疊加被與樣品曲線進(jìn)行比較。疊加的加權(quán)發(fā)生變化以將疊加擬合到樣品曲線，例如使用本領(lǐng)域已知的任何合適的擬合技術(shù)。然后最佳擬合到樣品曲線的加權(quán)提供關(guān)于樣品中的顆粒實(shí)際尺寸的信息。例如，在一些實(shí)施例中，每個(gè)校準(zhǔn)曲線在最佳擬合疊加中出現(xiàn)的次數(shù)對(duì)應(yīng)于樣品中該尺寸的種類的計(jì)數(shù)。圖35示出校準(zhǔn)曲線的疊加擬合到實(shí)驗(yàn)樣品曲線。在該例子中，準(zhǔn)備樣品使得已知顆粒在75-125μm直徑的范圍內(nèi)。圖36示出根據(jù)擬合的所得尺寸計(jì)數(shù)，與通過(guò)簡(jiǎn)單地將來(lái)自對(duì)應(yīng)圖像的原始表觀尺寸分箱所獲得的尺寸計(jì)數(shù)相比較。對(duì)于原始數(shù)據(jù)，在實(shí)際的75-125μm尺寸范圍外有顯著數(shù)量的虛假計(jì)數(shù)。相反，從校準(zhǔn)曲線的擬合得到的結(jié)果顯示出大幅減小數(shù)量的虛假計(jì)數(shù)。注意，盡管已經(jīng)描述了一種比較樣品數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可行方案，但是可以使用其他合適的技術(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，樣品曲線可以利用校準(zhǔn)曲線作為基礎(chǔ)函數(shù)而分解，類似于使用正弦基礎(chǔ)函數(shù)對(duì)波形進(jìn)行Fourier分解。一般地，可以使用任何合適的卷積、去卷積、分解、或其他技術(shù)。在一些實(shí)施例中，基于光的枚舉和非破壞性(LENS)尺寸確定技術(shù)可以結(jié)合先前描述的顆粒跟蹤技術(shù)來(lái)使用。例如，在顆粒的形狀近似于用于生成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的尺寸標(biāo)準(zhǔn)中的顆粒形狀時(shí)，LENS技術(shù)將傾向于更好地操作。此外，當(dāng)顆粒數(shù)量大(例如大于10、大于50、大于100、或者更多)，提供更大的數(shù)據(jù)集以供算法處理時(shí)，該技術(shù)傾向于更好地執(zhí)行。然而，在一些應(yīng)用中，存在的顆粒數(shù)量可能較少。在一些應(yīng)用中，可以關(guān)注樣品中的較大顆粒。此外，在一些應(yīng)用中，樣品可包括形狀與尺寸標(biāo)準(zhǔn)顆粒的形狀不同的顆粒。例如，纖維將是細(xì)長(zhǎng)的而不是許多標(biāo)準(zhǔn)中使用的球形。在這些條件下，LENS技術(shù)可能工作地不是那么有效率。一般而言，任意數(shù)量的顆粒可以利用上述技術(shù)被計(jì)數(shù)。在一些實(shí)施例中，可以計(jì)數(shù)的顆粒數(shù)量的上限由樣品中的顆粒/顆粒重疊決定。一般地，容器中存在的顆粒越多，更可能兩個(gè)顆粒對(duì)于單個(gè)2D檢測(cè)器將不會(huì)呈現(xiàn)為分開的。這是每體積的顆粒數(shù)和顆粒尺寸的函數(shù)。典型地，大顆粒占據(jù)檢測(cè)器上的更多面積(因此當(dāng)與小顆粒比較時(shí)，對(duì)于給定的每毫升計(jì)數(shù)，更可能交疊)。例如，在某些條件下，在10cc的瓶中裝有8ml的流體，在由于顆粒重疊而引起的少計(jì)數(shù)和過(guò)大尺寸確定變得明顯之前，多達(dá)大約500顆粒(直徑50μm)可被計(jì)數(shù)。然而，上面給出的顆粒跟蹤技術(shù)可以對(duì)于確定較大顆粒的數(shù)量和尺寸是有效的。因此，在一些實(shí)施例中，可以使用兩種方案的混合。圖37示出這樣的混合過(guò)程的示范性實(shí)施例。在步驟3701，例如使用任何上述技術(shù)記錄圖像序列。在步驟3702，處理圖像序列(例如，濾波、定限、分割等)。在步驟3703，在步驟3702中產(chǎn)生的顆粒數(shù)據(jù)可以被篩選以尋找閾值尺寸以上的顆粒。這些大顆?？梢詮臄?shù)據(jù)集合被去除并且利用跟蹤技術(shù)在步驟3704中被處理。這可提供大顆粒的高質(zhì)量的時(shí)間相關(guān)尺寸測(cè)量。如果有較小顆粒(尺寸閾值以下)的背景存在，則其可以利用LENS技術(shù)在步驟3705中被處理。通過(guò)兩種不同的技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)然后可以在步驟3706中組合以產(chǎn)生所檢查的容器的單個(gè)顆粒報(bào)告。在各種實(shí)施例中，用于確定應(yīng)用哪種技術(shù)的尺寸閾值可以設(shè)置為任何合適的閾值或者約1μm的極小值或更大，例如約在1-400μm顆粒寬度或直徑的范圍或其任意子范圍，例如約1至約50μm、約50至約250μm、或者約75至約100μm。在一些實(shí)施例中，發(fā)送到每種技術(shù)的顆粒數(shù)據(jù)可以利用尺寸之外的其他標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇，例如與顆粒尺寸相關(guān)的信息。一般地，可以使用任何適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)組合。三維成像和顆粒檢測(cè)技術(shù)如上所述，在一些實(shí)施例中，自動(dòng)視覺檢查單元100可包括兩個(gè)或更多成像器110，允許容器10的內(nèi)容物的三維成像。例如，圖38A-38C示出包括三個(gè)成像器110的單元100。如圖所示，成像器110繞容器10以120度間隔定位成圓，然而在各種實(shí)施例中，可以采用更多或更少的傳感器。相鄰成像傳感器之間的角度不需彼此相等，然而，在一些實(shí)施例中，相等角度布置簡(jiǎn)化了下面描述的圖像處理技術(shù)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)成像器110基本相同。成像器110可排列為使得它們?nèi)慷枷鄬?duì)于容器10處于相同的物理高度，容器10在每個(gè)成像器的視場(chǎng)中居中。在一些實(shí)施例中，甚至當(dāng)注意優(yōu)化該物理排列時(shí)，也可能發(fā)生小的布置錯(cuò)誤。為了解決該問(wèn)題，成像器110可以通過(guò)對(duì)已知的校準(zhǔn)固定物進(jìn)行成像來(lái)被校準(zhǔn)。任何足夠小的橫向或垂直排列偏差然后可以通過(guò)相應(yīng)地重新采樣和移位所捕獲的圖像來(lái)得到解決。在一些實(shí)施例中，圖像可以被處理以校正成像器110中使用的不同傳感器之間的靈敏度波動(dòng)或其他性能特性差異。圖38C示出單元100的單個(gè)成像臂。如上面詳細(xì)描述的那樣，通過(guò)采用遠(yuǎn)心成像裝置，確保了僅基本平行于成像軸的光線到達(dá)成像器110的成像器表面。如圖39所示，使用幾何光線光學(xué)技術(shù)(或者其他合適的技術(shù))，可以建立容器10內(nèi)的將穿過(guò)容器壁到達(dá)傳感器表面的光線的模型。已知光矢后，可以從二維圖像上取一點(diǎn)或區(qū)域，并且傳播該強(qiáng)度回到容器10中。一次從二維圖像取一水平行，可以繪制出容器容積內(nèi)的二維水平網(wǎng)格。與各三維圖像110關(guān)聯(lián)的水平網(wǎng)格可以被疊加以產(chǎn)生單個(gè)地圖。通過(guò)對(duì)其他水平傳感器行重復(fù)該過(guò)程，可以建立二維網(wǎng)格的垂直堆疊以形成三維(3D)結(jié)構(gòu)，例如對(duì)應(yīng)于容器10的全部或部分容積。顆粒候選可以按與上述方式類似的方式使用強(qiáng)度定限而在所得3D結(jié)構(gòu)中被識(shí)別。定限可以對(duì)來(lái)自成像器110的原始二維圖像進(jìn)行，或者可以對(duì)疊加之后的3D結(jié)構(gòu)內(nèi)的水平地圖進(jìn)行。使用定限了的3D結(jié)構(gòu)，可以識(shí)別候選顆粒，由此獲得容器10的流體體積內(nèi)的顆粒的3D位置的直接測(cè)量。在典型應(yīng)用中，3D位置測(cè)量對(duì)于大部分流體體積是準(zhǔn)確的，然而在一些實(shí)施例中，例如當(dāng)成像器110包括遠(yuǎn)心透鏡時(shí)，可能遇到由于容器彎曲和相關(guān)聯(lián)的透鏡效應(yīng)引起的盲點(diǎn)(例如，如圖39的右畫面所示)。當(dāng)使用120度角的三個(gè)成像臂時(shí)，如圖所示，盲點(diǎn)成對(duì)地緊密相關(guān)(見圖39，右畫面)。三個(gè)盲點(diǎn)區(qū)域3901內(nèi)的準(zhǔn)確3D定位可能是行不通的。然而，在那些區(qū)域中，可以通過(guò)檢查來(lái)自最接近的成像臂的二維數(shù)據(jù)來(lái)建立位置數(shù)據(jù)。在各種實(shí)施例中，盲點(diǎn)問(wèn)題可以通過(guò)增大傳感器臂的數(shù)量以確保圖像重疊來(lái)得到減輕或消除。雖然已經(jīng)描述了使用多個(gè)成像器110來(lái)確定關(guān)于容器10的內(nèi)容物的3D信息的一個(gè)示例，但是將理解，可以使用其他技術(shù)。例如，在使用兩個(gè)成像器的實(shí)施例中，可以應(yīng)用立體成像技術(shù)來(lái)確定3D信息。在例如特征在于靜態(tài)或緩慢移動(dòng)的樣品的一些實(shí)施例中，3D信息可以使用旋轉(zhuǎn)成像臂以與醫(yī)學(xué)計(jì)算層析成像機(jī)器類似的方式來(lái)獲得。旋轉(zhuǎn)臂將獲取來(lái)自各種視角的時(shí)間序列的2D圖像，其可用于建立3D信息，例如使用任何合適的技術(shù)，諸如醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域已知的那些技術(shù)。如果以相對(duì)于樣品的動(dòng)態(tài)變化快的速度來(lái)獲取圖像，則3D圖像可提供準(zhǔn)確的3D信息以用于顆粒檢測(cè)。在一些實(shí)施例中，利用上述技術(shù)產(chǎn)生的3D信息可以適于檢測(cè)候選顆粒位置，但是對(duì)于確定其他顆粒特性例如顆粒尺寸和形狀并不理想。因此，在一些實(shí)施例中，可以使用混合方案。例如，在一些實(shí)施例中，顆粒的3D位置基于3D信息(例如，如上所述地產(chǎn)生的3D結(jié)構(gòu))來(lái)確定。一旦已經(jīng)確定了顆粒的三維定位，就可以將這些位置與根據(jù)來(lái)自一些或全部成像器110的二維圖像獲得的尺寸和形狀測(cè)量關(guān)聯(lián)起來(lái)。在一些實(shí)施例中，可以對(duì)3D位置數(shù)據(jù)進(jìn)行顆粒跟蹤，例如使用與上述二維技術(shù)類似的3D跟蹤技術(shù)。在一些實(shí)施例中，3D跟蹤是有利的，尤其當(dāng)與從每個(gè)成像器110獲得的二維圖像結(jié)合使用時(shí)。在3D跟蹤中，顆粒-顆粒遮擋(例如，如圖5E所示)得到減少或消除。在一些實(shí)施例中，可能發(fā)生遮擋，例如，對(duì)于真3D定位失效的盲點(diǎn)中的密集樣品。如在上述二維的例子中那樣，在一些示例中，可以在3D情況下使用預(yù)測(cè)跟蹤技術(shù)，其利用了與容器10內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)相關(guān)的信息。在一些實(shí)施例中，一旦3D顆粒位置已經(jīng)被跟蹤，則關(guān)于顆粒特性(例如，尺寸和形狀)的信息可以根據(jù)來(lái)自多個(gè)成像器110的二維數(shù)據(jù)被收集到每個(gè)顆粒的多個(gè)時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)集中。在一些實(shí)施例中，與用單個(gè)成像傳感器可以實(shí)現(xiàn)的情況相比，這可允許各顆粒特性(例如，尺寸和形狀)的更準(zhǔn)確測(cè)量。例如，在一些實(shí)施例中，該技術(shù)允許細(xì)長(zhǎng)顆粒的更清楚檢測(cè)和尺寸測(cè)量，因?yàn)轭w粒外觀不再嚴(yán)重依賴于其相對(duì)于單個(gè)成像器110的取向。在一些實(shí)施例中，該方案可用于減輕由容器10的彎曲導(dǎo)致的透鏡效果。使用顆粒的3D位置，在通過(guò)每個(gè)成像器110獲得的二維圖像上測(cè)量的顆粒尺寸可以被調(diào)節(jié)以校正透鏡效果，例如通過(guò)用透鏡效果縮放因子修正尺寸測(cè)量的橫向(水平)分量來(lái)進(jìn)行。該縮放因子可以基于穿過(guò)容器10到達(dá)每個(gè)成像器110的光的光學(xué)傳播模型(如上面詳細(xì)描述的那樣)來(lái)確定。光譜檢測(cè)圖45示出傳感器4500(如圖所示，光柵光度計(jì))，其可以與這里描述的類型的視覺檢查單元100一起使用。例如，傳感器4500可形成與圖38A所示的單元100的實(shí)施例一起使用的第四成像臂。傳感器4500可用于檢測(cè)容器10中的一個(gè)或多個(gè)顆粒的特性(例如，光譜特性)。例如，如圖所示，容器10被寬帶光源122照射。傳感器4500接收來(lái)自容器10的穿過(guò)畸變校正光學(xué)器件4501(例如，上述類型中的任何類型的畸變校正光學(xué)器件)和遠(yuǎn)心透鏡4501的光。來(lái)自透鏡4501的光被引導(dǎo)至衍射光柵4503上，其將光的光譜成分分離，然后成像在成像傳感器4504上。在一些實(shí)施例中，衍射光柵4503操作為使得沿傳感器4504的一個(gè)維度(例如，垂直維度)的入射光位置對(duì)應(yīng)于光的波長(zhǎng)。成像傳感器4504的另一維度對(duì)應(yīng)于容器10內(nèi)的不同空間位置。也就是說(shuō)，傳感器4500提供容器子區(qū)域的光譜信息，例如，在所示配置中，子區(qū)域是容器10的水平“切片”。當(dāng)顆粒經(jīng)過(guò)該中央水平平面時(shí)，它們的光譜特征可以被記錄。同時(shí)，如上面詳細(xì)描述的那樣，單元100的常規(guī)成像臂可用于跟蹤容器中的顆粒的位置(例如，在三個(gè)維度上)。該信息可用于確定何時(shí)給定顆粒進(jìn)入傳感器4500所覆蓋的檢測(cè)子區(qū)域。當(dāng)顆粒進(jìn)入子區(qū)域時(shí)，傳感器4500將感測(cè)顆粒的特性(例如，光譜特征)。單元100可以生成與該特性相關(guān)的信息，并且將該數(shù)據(jù)與跟蹤數(shù)據(jù)中指示顆粒身份的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。在各種實(shí)施例中，特性數(shù)據(jù)可以用于任何適當(dāng)目的，例如識(shí)別顆粒類型。例如，關(guān)于給定顆粒的光譜信息可以與關(guān)于該顆粒的尺寸、形狀、移動(dòng)或其他信息組合以確定顆粒類型。在一些實(shí)施例中，傳感器4500和照明光源122可以被修改以檢測(cè)顆粒熒光性或者任何其他適當(dāng)特性。一般地，顆粒的任何光譜特性可以被檢測(cè)，包括顏色、吸收譜、發(fā)射譜、透射譜或這些譜中的任何譜的組合。盡管在上述示例中，傳感器4500包括在具有三個(gè)成像臂的單元100中，但是在另一些實(shí)施例中，可以使用任何其他適當(dāng)數(shù)量的成像臂，例如一個(gè)、兩個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多。在使用單個(gè)成像臂的一些實(shí)施例中，傳感器4500可以與成像臂對(duì)準(zhǔn)，例如通過(guò)使用分束器(未示出)把來(lái)自容器10的光束分開，并且將分量引導(dǎo)至單個(gè)成像臂和傳感器4500。在例如使用多個(gè)成像臂的另一些實(shí)施例中，傳感器4500可以相對(duì)于成像器取向在任何合適的角度。樣品屬性的原位測(cè)量在一些實(shí)施例中，檢查單元100可以包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器(未示出)，檢測(cè)器可用于測(cè)量容器10中的流體的折射率。例如，在一些實(shí)施例中，窄離軸準(zhǔn)直激光束可以被引導(dǎo)穿過(guò)容器10的流體填充部分并且被檢測(cè)以測(cè)量由于容器10的折射引起的束移位。如果容器10的材料和幾何形狀已知，則該信息可以用于確定流體的折射率。在各種實(shí)施例中，可以使用任何其他合適的折射率檢測(cè)技術(shù)。在一些實(shí)施例中，所測(cè)量的流體折射率可以用作這里描述的任何處理方案(例如，用于補(bǔ)償容器10的彎曲引起的透鏡效果的處理)中的輸入?yún)?shù)。在一些實(shí)施例中，檢查單元100還可以包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器(未示出)，檢測(cè)器可用于測(cè)量指示容器10的形狀的信息。例如，在一些實(shí)施例中，窄離軸準(zhǔn)直激光束可以被引導(dǎo)穿過(guò)容器10的空氣填充部分(上部)并且被檢測(cè)以測(cè)量相對(duì)于基準(zhǔn)的束移位。該偏轉(zhuǎn)可用于精確地測(cè)量容器的壁厚(例如，具有0.25mm或更小的準(zhǔn)確度。在各種實(shí)施例中，可以使用確定容器形狀的任何其他合適的技術(shù)。在一些實(shí)施例中，所檢測(cè)的幾何形狀信息可用于確定容器10中的流體的折射率，例如，如上面所描述的那樣。在一些實(shí)施例中，所檢測(cè)的幾何形狀信息可用作這里描述的各種處理技術(shù)(例如，用于補(bǔ)償容器10的彎曲引起的透鏡效果的處理)的輸入，或者用于任何其他合適的目的。浸式成像如這里詳細(xì)論述的那樣，在各種實(shí)施例中，容器10中的流體的折射屬性可能導(dǎo)致不想要的圖像畸變效果。在一些實(shí)施例中，這些效果可通過(guò)用與空氣相比折射率更接近地匹配流體折射率的介質(zhì)填充容器10與用于對(duì)容器進(jìn)行成像的成像器110之間的一些或全部空間而得到減輕。在一些實(shí)施例中，折射畸變可通過(guò)使容器10的折射率匹配容器內(nèi)容納的流體而得到進(jìn)一步減輕。在一些實(shí)施例中，這些浸式成像技術(shù)可減小或消除對(duì)校正光學(xué)器件和/或用于減小畸變(例如，上面詳細(xì)描述的透鏡效果)的處理的需要。樣品溫度控制在一些實(shí)施例中，檢查單元100可包括一個(gè)或多個(gè)器件(未示出)以用于控制容器10內(nèi)的樣品的溫度。例如，在一些實(shí)施例中，溫度控制器件可用于在℃至40℃、0℃至100℃的范圍或者其他合適的范圍改變?nèi)萜鞯臏囟?。在一些?shí)施例中，溫度控制器件可將溫度維持在穩(wěn)定值，例如變動(dòng)少于5℃、2.5℃、1℃、0.1℃、0.01℃或更小的值。溫度控制可以在溫度控制對(duì)于確保樣品在檢測(cè)過(guò)程期間不劣化而言重要的應(yīng)用中特別有利。在一些實(shí)施例中，通過(guò)以受控方式改變樣品溫度，可以針對(duì)溫度敏感產(chǎn)品進(jìn)行溫度和時(shí)間相關(guān)的穩(wěn)定性研究。例如，該平臺(tái)可以用于測(cè)量藥品溫度從例如4℃(冷藏)可控地增大到20℃(室溫)，或者到37℃(人體溫度)時(shí)，蛋白質(zhì)聚集體的溶解。在各種實(shí)施例中，溫度控制可以使用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，檢查單元內(nèi)的環(huán)境可以被密封并且熱隔離，溫度利用例如空調(diào)單元被控制。在一些實(shí)施例中，加熱線圈和熱電冷卻器(例如，Peltier冷卻器)可集成在用于容器10的樣品支架中。在多個(gè)容器保持在托盤中的實(shí)施例中，托盤溫度可以通過(guò)穿過(guò)托盤循環(huán)加熱/冷卻工作流體而得到控制(例如，通過(guò)使工作流體經(jīng)過(guò)熱交換器)。一般地，可以使用一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器和/或恒溫器來(lái)提供閉環(huán)溫度控制。迭代檢查技術(shù)在一些實(shí)施例中，檢查單元100可以用一個(gè)或多個(gè)修正的操作參數(shù)(例如，旋轉(zhuǎn)速度)重新運(yùn)行給定樣品的檢查，修正操作參數(shù)可以基于初始檢查操作的輸出結(jié)果而選擇。該過(guò)程可以迭代地重復(fù)以更好地調(diào)整所檢測(cè)的特定樣品的操作參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，如果顆粒檢測(cè)和尺寸確定操作的輸出返回的結(jié)果在預(yù)期結(jié)果范圍外(表明初始檢查中的錯(cuò)誤)，則可以重新運(yùn)行檢查過(guò)程(例如，用修正的轉(zhuǎn)速)。用于自動(dòng)校準(zhǔn)的背景參考繪圖如上面詳細(xì)描述的那樣，在各種實(shí)施例中，期望表征由穿過(guò)容器10到達(dá)成像器110的光的折射導(dǎo)致的畸變效果(例如，透鏡效果)。在一些實(shí)施例中，檢查單元100本身可用于繪制出容器10導(dǎo)致的畸變。該地圖然后可以在圖像處理期間使用以補(bǔ)償這些效果。例如，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記(例如，網(wǎng)格)可以置于容器10后面作為用于成像器110的背景。通過(guò)檢測(cè)所獲得的圖像中的這些標(biāo)記(例如，使用邊緣檢測(cè)或者其他合適的特征檢測(cè)技術(shù))，并且將它們的外觀與已知實(shí)際外觀進(jìn)行比較，可以檢測(cè)并且繪制折射畸變。在一些實(shí)施例中，該方案可以用于校正非圓柱形容器導(dǎo)致的畸變，例如繞軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱但是關(guān)于軸具有變化的外周的容器(諸如外形類似于現(xiàn)在的塑料蘇打瓶的容器)。振動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)和減輕如上所述，在一些實(shí)施例中，振動(dòng)可降低檢查單元100的性能。振動(dòng)導(dǎo)致本應(yīng)靜態(tài)的特征(諸如容器表面上的裝飾性缺陷)在視頻獲取期間振蕩。這可能通過(guò)產(chǎn)生小的但是有效的振蕩光暈而減弱靜態(tài)特征去除階段的性能，該光暈在靜態(tài)特征去除中幸存并且有可能導(dǎo)致后續(xù)顆粒檢測(cè)算法中的欺騙性結(jié)果。在各種實(shí)施例中，可以使用下列技術(shù)中的一種或多種來(lái)減弱振動(dòng)影響。在一些實(shí)施例中，在去除的靜態(tài)特征周圍形成的振蕩光暈特征可以通過(guò)增大與所檢測(cè)的靜態(tài)特征對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域的尺寸(例如，一個(gè)或若干像素大小)使得包含細(xì)振蕩光暈的圖像區(qū)域在顆粒分析階段之前也被刪除而得到減輕。然而，在一些實(shí)施例中，該方案可能是不利的，因?yàn)樗鼤?huì)減小有效可用傳感器面積。在一些實(shí)施例中，可以使用檢測(cè)振蕩特征的存在的篩選算法。例如，特征可通過(guò)處理圖像以定位振蕩但并不橫穿圖像的特征來(lái)檢測(cè)到。在一些實(shí)施例中，特征可以基于它們與所檢測(cè)的靜態(tài)特征的接近度而被進(jìn)一步識(shí)別。在一些實(shí)施例中，容器振動(dòng)特性可以從所捕獲的圖像檢測(cè)到，例如使用邊緣檢測(cè)來(lái)檢測(cè)容器壁的移動(dòng)，使得系統(tǒng)可以自動(dòng)地檢測(cè)并且可能警告用戶不可接受的高水平環(huán)境振動(dòng)。在一些實(shí)施例中，容器振動(dòng)特性可以利用物理傳感器來(lái)檢測(cè)。例如，在一些實(shí)施例中，在檢查期間保持和操縱容器的工具頭可包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器件(例如，高精度加速度計(jì))，其提供反饋，系統(tǒng)可根據(jù)反饋?zhàn)詣?dòng)地向用戶提供關(guān)于振動(dòng)水平在確定閾值以上的警告。示例下面提供這里描述的類型的自動(dòng)視覺檢查單元100的實(shí)施例的示范性性能特性。參照?qǐng)D40，給出單元100，其具有容器10，每個(gè)容器10包括已知尺寸的僅單個(gè)聚合物球體。對(duì)每個(gè)容器執(zhí)行多個(gè)檢測(cè)輪次(n＝80)，測(cè)量檢測(cè)百分比(圖中標(biāo)有“APT”的數(shù)據(jù)條)。如圖所示，系統(tǒng)的檢測(cè)百分比對(duì)于在直徑15-200μm范圍的顆粒尺寸而言為90％以上。給出了由訓(xùn)練過(guò)的人執(zhí)行的相同任務(wù)的檢測(cè)百分比以用于比較(標(biāo)有“人”的數(shù)據(jù)條)。注意，對(duì)于200μm以下的顆粒尺寸，人檢測(cè)能力迅速落后。參照?qǐng)D41，在另一測(cè)試中，給出帶容器的單元100，容器保持125μm直徑的視覺截限上下的顆粒。單元100檢測(cè)顆粒并且還基于尺寸將顆粒歸類為在125μm視覺截限以上還是以下。如圖所示，對(duì)于直徑15-200μm范圍的顆粒尺寸，系統(tǒng)的檢測(cè)百分比在90％以上。單元100還以非常高的準(zhǔn)確程度正確地歸類了所檢測(cè)的顆粒。參照?qǐng)D42，針對(duì)多個(gè)尺寸表征產(chǎn)生稀釋系列，各系列由保持給定濃度的顆粒的容器構(gòu)成。所得容器被單元100分析以提供顆粒計(jì)數(shù)，并且使用回歸(regression)來(lái)確定R平方“R^2”的值以獲得計(jì)數(shù)對(duì)照倒數(shù)稀釋因子的線性度。如圖所示，對(duì)于15-200μm范圍的顆粒尺寸，“R^2”的值為0.95以上，表明良好的線性度。參照?qǐng)D43，含有蛋白質(zhì)顆粒的擠壓樣品被單元100分析以確定根據(jù)顆粒尺寸分箱的顆粒計(jì)數(shù)。示出通過(guò)10個(gè)輪次取得的每個(gè)分箱的顆粒計(jì)數(shù)的精確度。蛋白質(zhì)顆粒是未知尺寸的，使得不可能進(jìn)行絕對(duì)值準(zhǔn)確度比較，但是，如圖所示，確定蛋白質(zhì)的數(shù)量和尺寸的系統(tǒng)精確度是高的。測(cè)量的歸一化誤差為3％，表明良好的精確度。參照?qǐng)D44，還通過(guò)檢測(cè)空白和含蛋白質(zhì)顆粒的瓶來(lái)顯示單元100的特性。單元100的性能與觀察同一組瓶的認(rèn)證視覺檢查者的表現(xiàn)相比較。單元100(圖中標(biāo)有“APT”)在三個(gè)輪次中正確地檢測(cè)所有40個(gè)蛋白質(zhì)瓶和80個(gè)空白。分類可見和亞可見顆粒時(shí)的自我一致性為100％。人類在這兩類僅得分約85％。結(jié)論本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識(shí)到，用于非破壞性顆粒檢測(cè)和識(shí)別的自動(dòng)系統(tǒng)和方法中涉及的過(guò)程(處理視覺檢查中所需的時(shí)間序列數(shù)據(jù))可以實(shí)現(xiàn)在包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的制造物品中。例如，這樣的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)可包括其上儲(chǔ)存有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼段的可讀存儲(chǔ)器件，諸如硬驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM、DVD-ROM、計(jì)算機(jī)盤碟或固態(tài)存儲(chǔ)器組件(ROM、RAM)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可包括通信或傳輸介質(zhì)，諸如總線或通信鏈路，光學(xué)的、有線的或無(wú)線的均可，其上攜載有程序代碼段，作為數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)均可。這里使用了流程圖。流程圖的使用不意味著對(duì)所執(zhí)行的操縱的順序進(jìn)行限制。這里描述的主題有時(shí)示出了包含在不同的其他組件內(nèi)或與其連接的不同組件。將理解，這樣描繪的架構(gòu)體系僅是示例性的，實(shí)際上可以實(shí)施許多其他架構(gòu)體系，其實(shí)現(xiàn)了相同的功能。在概念的意義上，實(shí)現(xiàn)相同功能的任何組件布置被有效地“相關(guān)聯(lián)”，使得所期望的功能得以實(shí)現(xiàn)。因此，這里結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能的任何兩個(gè)組件可以看作彼此“相關(guān)聯(lián)”使得期望功能得以實(shí)現(xiàn)，而與結(jié)構(gòu)體系或中間組件無(wú)關(guān)。類似地，如此關(guān)聯(lián)的任何兩個(gè)組件也可以看作彼此“操作上連接”或“操作上耦合”以實(shí)現(xiàn)所需功能，能夠如此關(guān)聯(lián)的任何兩個(gè)組件也可以看作彼此“操作上可耦合”以實(shí)現(xiàn)所需功能。操作上可耦合的特定示例包括但不限于可物理上配合和/或物理上相互作用的組件和/或可無(wú)線地互動(dòng)和/或無(wú)線地互動(dòng)的組件和/或邏輯上互動(dòng)和/或邏輯上可互動(dòng)的組件。關(guān)于這里基本任意復(fù)數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語(yǔ)的使用，當(dāng)對(duì)于上下文和/或應(yīng)用而言合適時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能從復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換到單數(shù)和/或從單數(shù)轉(zhuǎn)換到復(fù)數(shù)。為了清楚，各種單數(shù)/復(fù)數(shù)改變可以在這里明確說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，一般而言，這里使用的以及所附權(quán)利要求(例如，所附權(quán)利要求的主體)中指明的術(shù)語(yǔ)一般旨在是“開放”的術(shù)語(yǔ)(例如，術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)理解為“包括但不限于”，術(shù)語(yǔ)“具有”應(yīng)理解為“至少具有”，術(shù)語(yǔ)“包含”應(yīng)理解為“包含但不限于”等等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，如果引入性權(quán)項(xiàng)描述語(yǔ)想要特定數(shù)量，那么這樣的目的將在權(quán)利要求中明確說(shuō)明，在沒(méi)有這樣的說(shuō)明的情況下，不存在這樣的目的。例如，為了輔助理解，下面的所附權(quán)利要求可以包含對(duì)引入性短語(yǔ)“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”的使用以引入權(quán)利要求描述語(yǔ)。然而，這樣的短語(yǔ)的使用不應(yīng)解釋為暗示由不定冠詞“一”或“一個(gè)”引入的權(quán)利要求描述語(yǔ)將包含這樣引入的權(quán)利要求描述語(yǔ)的任何特定權(quán)利要求限制到僅包含一個(gè)這樣的描述語(yǔ)的主題，甚至在相同權(quán)利要求包含引入性短語(yǔ)“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”以及不定冠詞諸如“一”或“一個(gè)”時(shí)(例如，“一”和/或“一個(gè)”一般應(yīng)解釋為意味著“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”)；這對(duì)于用于引入權(quán)利要求描述語(yǔ)的定冠詞的使用也成立。此外，即使明確描述了具體數(shù)量的所引入的權(quán)利要求描述語(yǔ)，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將意識(shí)到，這樣的描述語(yǔ)一般應(yīng)理解為意味著至少所述數(shù)量(例如，不帶其他修飾的“兩個(gè)描述語(yǔ)”這樣的簡(jiǎn)單描述一般意味著至少兩個(gè)描述語(yǔ)，或者兩個(gè)或更多描述語(yǔ))。此外，在使用類似于“A、B和C等中的至少一個(gè)”的習(xí)慣用語(yǔ)的場(chǎng)合，一般這樣的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這樣的習(xí)慣用語(yǔ)的意義上使用(例如，“具有A、B和C中的至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于具有單獨(dú)A、單獨(dú)B、單獨(dú)C、A和B一起、B和C一起、A和C一起、和/或A、B和C一起的系統(tǒng)，等等)。在使用類似于“A、B或C等中的至少一個(gè)”的習(xí)慣用語(yǔ)的場(chǎng)合，一般這樣的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該習(xí)慣用語(yǔ)的意義上使用(例如，“具有A、B或C中的至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于具有單獨(dú)A、單獨(dú)B、單獨(dú)C、A和B一起、B和C一起、A和C一起、和/或A、B和C一起的系統(tǒng)，等等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，說(shuō)明書、權(quán)利要求或附圖中給出兩個(gè)或更多替選項(xiàng)的幾乎任何轉(zhuǎn)折連詞和/或短語(yǔ)應(yīng)理解為預(yù)期到包括項(xiàng)之一、項(xiàng)中的任一個(gè)、或者兩個(gè)項(xiàng)的可能性。例如，短語(yǔ)“A或B”將理解為包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。這里使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)光學(xué)元件可以指的是任意合適組合的一個(gè)或多個(gè)折射性、反射性、衍射性、全息、偏振或過(guò)濾元件。這里使用時(shí)，諸如“光”、“光學(xué)”之類的術(shù)語(yǔ)或其他相關(guān)術(shù)語(yǔ)應(yīng)理解為不僅指的是人眼可見光，而且還可以包括例如電磁光譜中的紫外、可見和紅外部分的光。前面對(duì)示范性實(shí)施例的描述已經(jīng)為了示范和說(shuō)明而給出。其無(wú)意是窮盡的或者限制到所公開的精確形式，在上面的教導(dǎo)下，修改和變化是可行的，并且可以從實(shí)踐所公開的實(shí)施例而獲得。本發(fā)明的范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物定義。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3