移动微型目标提取方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械技术领域，特别是指一种移动微型目标提取方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前在生物医学的实验中，实验人员往往需要在显微镜下进行大量细致且重复的精密操作，以从培养基中提取各种目标，其中线虫是一种典型的目标，本申请中以线虫为例进行说明，但是本领域内技术人员可以理解这并非是对本申请的技术方案的限定，本申请的技术方案可以应用于任何目标。
[0003]以线虫为例，自从1963年始分子遗传学的奠基人之一，Sydney Brenner提出将线虫(秀丽线虫)作为模式生物来进行生命科学的研宄。秀丽线虫是一种最简单的具有神经细胞的多细胞生物，长约1_，以大肠杆菌为食，并且便于增加种群数量和进行遗传分析。在自然环境下，线虫分为雌雄同体和雄性两种，雌雄同体占绝大多数。虽然雄性线虫只占大约千分之一，但是在实验室中可以使用热激的办法来产生雄性线虫用于交配，两种性别特征使得线虫在遗传研宄中拥有非常大的优势。现在利用秀丽线虫进行的实验在生命科学的很多领域都有重要的突破，如细胞程序性死亡，RNA干扰，延缓衰老实验及药物筛选等等，秀丽线虫更是第一个完成全基因组测序的生物。如今线虫实验仍然是生命科学实验室中进行着最多的实验之一，这些实验的背后包含着实验人员大量的重复劳动。现有技术中实验室的实验人员都是采用人工方式从培养基中提取线虫，这样导致实验室内需要大量重复的工作，造成人员成本的增加。现有技术中虽然有很多想要通过设备自动捕获线虫的设备，但是由于线虫是活的物体，其位置不断变化，因此想要自动定位后再通过外部设备(例如真空吸笔)捕捉到线虫非常困难。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中缺少简单有效的设备能够自动提取目标的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种移动微型目标提取方法和装置，可以便捷快速的提取各种目标，同时成本低廉。
[0005]为了达到上述目的，本发明实施例提出了一种移动微型目标提取方法，包括:
[0006]步骤1、通过图像提取装置提取移动微型目标的图像，并根据提取的图像确定移动微型目标的当前位置(XpYpZ1);
[0007]步骤2、获取用于提取所述移动微型目标的目标提取装置的当前位置(Xtl, Y0, Z0);并以此确定该提取机构的沿着X轴、Y轴、Z轴中至少一个轴的移动距离Xm、Ym、zm；
[0008]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0009]Ym= (Y「Y。)β，其中 I > β > O ；
[0010]Zni= (Z1-Z0) λ，其中 I > λ > O ;
[0011]步骤3、驱动所述目标提取装置移动到预定位置(XfXm, Y0+Ym, Z0+Zm)；
[0012]步骤4、通过图像提取装置获取当前移动微型目标的图像，并根据提取的图像确定移动微型目标的位置(x2，\，Z2)，判断预定位置(XfXm, Y0+Ym, Z0+Zm)与移动微型目标的位置(X2，Y2，Z2)之间的间距是否小于预设阈值，如果是则步骤结束；如果否则返回步骤2。
[0013]其中，所述图像提取装置为显微镜镜头。
[0014]其中，所述目标提取装置为真空吸笔。
[0015]其中，所述目标提取装置固定在3D打印机的机械臂上，且所述3d打印机的控制主板连接所述图像提取装置以根据所述图像提取装置提取的图像控制所述3D打印机的驱动机构驱动所述机械臂带动所述目标提取装置移动。
[0016]其中，所述目标物体为不规则的条状物体，且所述方法还包括:确定所述目标物体的外轮廓，并在所述外轮廓外确定一个矩形框，以所述矩形框的长边中心位置的垂直延伸线与所述目标物体的交点作为所述目标物体的当前位置。
[0017]同时，本发明实施例还提出了一种移动微型目标提取装置，包括:
[0018]定位模块，用于通过图像提取装置提取移动微型目标的图像，并根据提取的图像确定移动微型目标的当前位置(X1, Y1, Z1)；
[0019]距离计算模块，用于获取目标提取装置的当前位置(Xc^YvZci);并以此确定该提取机构的沿着X轴、Y轴、Z轴中至少一个轴的移动距离Xm、Ym、zm；
[0020]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0021]Ynj= (Y1-Y0) β，其中 I > β > O ;
[0022]Zm= (Ζ「Ζ。)λ，其中 I > λ > O ;
[0023]驱动模块，用于驱动所述目标提取装置移动到预定位置(XJXm, Y0+Ym, Z0+Zm)；
[0024]判断模块，用于通过图像提取装置获取当前移动微型目标的图像，并根据提取的图像确定移动微型目标的位置(X2，\，Z2)，判断预定位置(XQ+Xm，YQ+Ym，Z0+Zm)与移动微型目标的位置(x2，\，Z2)之间的间距是否小于预设阈值，如果则结束；如果否则控制所述距离计算模块、驱动模块重新控制所述目标提取装置移动并根据判断模块重新进行判断。
[0025]其中，所述图像提取装置为显微镜镜头。
[0026]其中，所述目标提取装置为真空吸笔。
[0027]其中，所述目标提取装置固定在3D打印机的机械臂上，且所述3d打印机的控制主板连接所述图像提取装置以根据所述图像提取装置提取的图像控制所述3D打印机的驱动机构驱动所述机械臂带动所述目标提取装置移动。
[0028]其中，所述目标物体为不规则的条状物体，且所述定位模块还用于:确定所述目标物体的外轮廓，并在所述外轮廓外确定一个矩形框，以所述矩形框的长边中心位置的垂直延伸线与所述目标物体的交点作为所述目标物体的当前位置。
[0029]本发明的上述技术方案的有益效果如下:上述技术方案提出了一种“欠反馈”的控制方式，对于提取运动轨迹不可控的目标有很好的效果。由于目标的移动方向不可预测，因此有可能在目标提取装置在移动时，目标就已经离开了此前的位置。因此上述技术方案在每次移动时并不移动到目标的位置，而是移动到距离目标一定距离的位置。然后再次获取目标的位置，以此来不断进行微调。由于目标提取装置在不断的移动时，与目标的距离是不断减小的，因此每次移动的距离和所消耗的时间也越来越小。这样就可以更为精确的对目标进彳丁提取，且可以提尚效率。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实例进行详细描述。
[0032]在本发明实施例中以线虫为例进行说明，但是本领域内技术人员可以理解本发明的实施例可以应用于一切微型移动微型目标的提取，而不限于线虫。为了提取培养基中的线虫，可以将培养基置于3D打印机的基底上，然后将目标提取装置(例如真空笔)固定在3D打印机的机械臂上。然后通过本发明实施例的控制算法来控制机械臂上的目标提取装置移动到线虫的位置，并提取线虫。而获取培养基中线虫位置的图像提取装置可以为显微镜镜头。这样通过显微镜镜头获取培养基中的图像，然后将图像进行处理以获取图像中线虫的位置，然后向3D打印机的控制机构发送控制指令，控制机械臂不断移动，直至机械臂上的目标提取装置的位置与目标位置重合，就可以准确的提取目标了。
[0033]当然，任何可以驱动目标提取装置准确移动的设备都可以作为驱动机构，例如机械臂等；因此采用3D打印机作为驱动机构只是实现本发明实施例的一个例子，而非对本发明实施例的限定。
[0034]本发明实施例的控制方法是采用欠反馈的技术，即每一次移动都移动到距离目标一定距离的位置，而不是移动到目标的位置。这是由于目标(例如线虫)是在不断移动的，而且移动方向不可预估，因此非常有可能出现目标提取装置移动到目标位置时，目标已经改变位置了。如果目标是朝向与目标提取装置移动方向相同的方向移动的，则只需控制目标提取装置再移动一个距离就可以了 ；但是如果目标是朝相反方向移动的，则目标提取装置当前位置是已经移动“过头”了，还需要朝向相反反向往回移动，造成效率降低且容易损坏驱动电机。而采用了本发明实施例的方法，可以防止目标提取装置频繁往复运动。
[0035]具体的，本发明实施例提出了一种移动微型目标提取方法，包括:
[0036]步骤1、通过图像提取装置提取移动微型目标的图像，并根据提取的图像确定移动微型目标的当前位置(XpYpZ1);
[0037]步骤2、获取用于提取所述移动微型目标的目标提取装置的当前位置(Xtl, Y0, Z0);并以此确定该提取机构的沿着X轴、Y轴、Z轴中至少一个轴的移动距离Xm、Ym、zm；
[0038]Xm= (X「X。)α，其中 I > α > O ；
[0039]Ym= (Y「Y。)β，其中 I > β > O ；
[0040]Zm= (Ζ「Ζ。)λ，其中 I &g