一、引言：显微图像软件是成像系统的“大脑”

在现代显微成像体系中，硬件决定图像的物理质量，而软件则赋予图像处理、分析、控制与自动化执行的智能能力。奥林巴斯倒置显微镜 IX81 是一套高度集成的自动化平台，其配套图像软件不仅支持硬件设备的全流程控制，更承担图像采集、通道管理、实时处理、定量分析、数据管理与实验自动化的核心功能。

本文将围绕 IX81 系统所配套的核心图像软件平台 Olympus CellSens 为主，系统分析其在显微成像中的结构布局、核心功能、自动化能力、荧光通道支持、动态追踪、分析算法、数据输出、安全管理与应用场景等方面的功能特性，并结合细胞、组织、材料等实验场景给出典型应用解析。

二、软件平台概览：以 CellSens 为核心的软件生态

1. 软件定位

Olympus CellSens 是一款专为奥林巴斯显微成像设备打造的集成式图像采集与处理平台，适用于研究级实验室、多维成像系统和高通量自动化成像任务。其设计目标是实现“硬件一体化控制 + 多维图像采集 + 智能数据处理 + 实验可追溯管理”。

2. 版本类型

CellSens 提供多种版本以满足不同层级用户需求：

• CellSens Entry：适合基本图像采集与明场操作；

• CellSens Standard：支持多通道荧光、Z-stack、时间序列等功能；

• CellSens Dimension：全面支持自动化系统、多通道、多位置、多层级组合操作与分析功能，适用于高端科研和工业成像任务。

IX81 通常配套使用 Standard 或 Dimension 版本，以实现其全部电动模块的控制与智能图像流程。

三、图像采集系统：高效、精准、自动化

1. 界面布局与实时预览

软件采用模块化界面设计：

• 主窗口显示实时图像预览，可快速聚焦；

• 左侧面板控制成像参数（曝光时间、通道、增益等）；

• 右侧面板用于图像处理与分析；

• 底部时间线管理时间序列与Z轴成像栈。

用户可自定义布局以适配不同实验操作习惯。

2. 多通道图像采集

CellSens 可控制 IX81 的电动滤光片轮，设置多个荧光通道（如 DAPI、FITC、TRITC、Cy5 等），支持：

• 通道自动切换；

• 每通道独立曝光设定；

• 实时图像合成或分通道保存；

• 多颜色伪彩合成图像。

3. Z-stack 与焦面扫描

软件支持对焦电机控制，可设定：

• 起始/终止焦面；

• 每层间隔（μm）；

• 总层数与总厚度。

可采集完整3D图像栈，用于组织立体结构重建、胞器定位与多层对焦处理。

4. 时间序列采集（Time-lapse）

• 设置采集间隔（秒至小时级）；

• 设置总时间与帧数；

• 可与温控系统同步，确保环境稳定；

• 自动对焦功能保持长时间图像质量一致。

四、电动硬件的集中控制平台

CellSens 通过控制接口与 IX81 各电动模块实现统一管理：

• 电动物镜转换器：自动更换倍率；

• 电动载物台：设定 XY 坐标或多点路径扫描；

• 电动聚焦器：用于 Z-stack 或自动对焦；

• 激发光源控制：控制每通道光强与曝光时间；

• 滤光片轮：切换不同激发/发射滤镜；

• 快门控制：采集同步控制，保护样本避免光漂白。

所有硬件动作可脚本化设定，构建复杂的自动实验流程。

五、图像处理与增强功能

1. 基础图像增强工具

• 调节亮度、对比度、伽马值；

• 去噪声（高斯滤波、中值滤波等）；

• 锐化边缘增强；

• 背景校正（Background Subtraction）；

• ROI 区域放大/裁剪/导出。

2. 多图合成功能

• 多通道叠加；

• 多张图像自动拼接（Mosaic）；

• HDR 图像合成（不同曝光图像合成一张高动态图）；

• Z-stack 投影合成（最大强度投影、平均投影、表面投影等）。

3. 去卷积处理（Deconvolution）

针对荧光成像模糊问题，软件提供去卷积处理模块，提升图像分辨率和层次清晰度，广泛用于亚细胞结构成像。

六、图像分析与数据测量功能

1. 自动图像识别与计数

• 自动识别细胞轮廓、细胞核；

• 分析细胞大小、形状、面积、边界；

• 多类别识别分类计数（如健康/凋亡细胞）；

• 可导出至 Excel 表格用于统计分析。

2. 荧光强度定量分析

• ROI 区域平均强度、总强度计算；

• 时间序列中信号强度变化曲线绘制；

• 多通道强度比较与比值计算（如 FRET）；

• 共定位分析（Pearson、Manders 系数）判断两种标记的空间重叠程度。

3. 粒子追踪与动态测量

• 适用于细胞运动、内吞泡追踪等；

• 提供轨迹记录、速度/位移统计；

• 可在时间序列图像中自动绘图。

七、自动化批量处理与流程构建

1. 实验流程模板设定

• 用户可预设完整流程，包括物镜倍率、通道、曝光时间、扫描路径、Z轴范围等；

• 实验流程可保存为模板重复调用；

• 批量应用于多孔板、高通量筛选场景。

2. 自动拍摄与数据管理

• 支持 XY 多点定位扫描；

• 自动编号命名图像；

• 图像与元数据（时间、位置、通道、物镜等）绑定存储，便于回溯分析。

八、图像输出、报告与兼容性

1. 多种图像格式支持

• 支持导出 TIFF、JPG、PNG、AVI 等格式；

• 可附带图像采集参数信息；

• 图像分辨率、色深、缩放可选。

2. 报告生成工具

• 将图像、ROI 分析、测量结果自动生成报告；

• 支持 PDF、Word、Excel 格式；

• 可插入图表与文字说明。

3. 第三方软件兼容性

• 可与 ImageJ、MATLAB、Prism、Photoshop 等平台互通；

• 支持 OME-TIFF 格式与元数据结构；

• 数据结构开放，适合后续人工智能分析建模。

九、用户权限、安全与数据管理

1. 多用户账户系统

• 支持实验室多用户环境；

• 各用户可设定个人模板与权限；

• 管理员可设置访问控制与文件归属。

2. 数据归档与备份机制

• 图像及分析数据自动归档；

• 可设定定期备份至外部存储；

• 文件检索与恢复机制完善，保障科研数据安全。

十、典型应用场景解析

1. 活细胞时间序列成像

使用 CellSens 建立时间序列流程，自动控制温控系统与 LED 激发光源，在 24 小时内以每 5 分钟拍摄一次图像，并记录细胞增殖过程，图像清晰、光强一致、无漂移。

2. 多通道共定位分析

分别使用 FITC 和 TRITC 标记两种蛋白，通过通道自动切换拍摄图像，软件合成伪彩图后进行共定位分析，计算 Pearson 相关系数，辅助判断蛋白作用关系。

3. 药物筛选自动扫描

在96孔板中设定自动 XY 扫描路径，每孔采集 3 层 Z-stack 图像，结合自动识别模块统计凋亡细胞数量，实现药效初步评价。

十一、结语：成像软件与硬件系统的完美协同

奥林巴斯 IX81 搭载的 CellSens 图像软件不仅是单纯的数据记录工具，更是一整套高度自动化、智能化、可拓展的科研工作流程平台。它将光学硬件、电动控制系统、图像分析算法与用户交互界面融合为统一系统，大幅提升实验效率、数据质量与科研精度。

在面向未来的发展中，CellSens 软件也在逐步拓展 AI 图像识别、深度学习增强、云端协作与远程管理等能力，将助力生命科学、医学研究、材料科学等领域迈向更高水平的数字化科研新阶段。