基于傅里叶叠层成像技术的显微成像系统设计与实现

发布时间：2022-02-20 08:52

　　傅里叶叠层显微成像技术是一种新型的、实现大视场高分辨率图像的成像技术。该技术主要包含结构照明、叠层成像和相位恢复三个部分,是指在显微镜的成像平台下,由不同位置的发光二极管（Light Emitting Diode,LED）照射样本经过物镜成像后再由电荷耦合器件（Charge Coupled Device,CCD）进行低分辨率的图像采集。其中,CCD采集图像的过程中,只保存了样本的强度图像,相位图像丢失。通过傅里叶叠层成像技术,大量低分辨率图像在频域里迭代、更新计算的过程,实现了样本的大视场、高分辨率强度图像和相位图像的重构。该文旨在将傅里叶叠层显微成像技术中的低分辨率图像采集过程和复振幅信息重构过程进行系统集成,以简单便捷的方式实现样本强度图像和相位图像的快速重构工作。首先,结合低分辨率图像所需的采集质量与采集效率,对傅里叶叠层显微成像装置中的LED光源阵列进行了整体设计和实现,主要包括LED光源阵列的硬件电路设计、嵌入式程序和上位机软件。其中LED显示通过WIFI模块采用TCP/IP协议由上位机控制。其次,进行傅里叶叠层显微成像系统的实现。将LED光源阵列、普通光学显微镜和工业相机进... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2两种采样模式

-10 0 10 20长度(mm)-30 -20 -10 0 10 -30-20-10长度(mm)图 2-3 阵列仿真对比均匀采样模式和非均匀采样模式下的图像重构效果，采模式进行成像。实验采用显微镜拍摄到的松茎横切细胞和草作为原始高分辨率的强度图像和相位图像，如图 2-4 中所示。在下均匀采样模式的图像重构结果，图 2-6 为 121 个 LED 在下重构结果。仿真实验中，仿真的傅里叶叠层显微成像装置的典表 2-1 傅里叶叠层显微成像装置仿真参数设置光波长 CCD 采样像素 数值孔径 LED 阵列与样本间630nm 2.75μm 0.08 90mm

a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 频谱信息图 2-5 121 个 LED 均匀采样模式下重构图像a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 频谱信息图 2-6 121 个 LED 非均匀采样模式下重构图像主观上，均匀采样和非均匀采样模式下图像重构效果相差并不明显，为了更加准确地对比两种采样模式下图像重构效果的区别，分别统计了两种采样模式下强度图像和相位图像的 PSNR 值，如表 2-2 所示。通过对比 PSNR 值可知，均匀采样情况下的振幅信息重构效果较非均匀采样下的重构效果相差较多，相位信息的重构效果非

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多距离相位恢复的无透镜计算成像技术[J]. 刘正君,郭澄,谭久彬.  红外与激光工程. 2018(10)
[2]基于弧形阵列LED光源旋转照明装置的傅里叶叠层显微术[J]. 林子强,马骁,林锦新,杨佳琪,李仕萍,钟金钢.  激光与光电子学进展. 2018(07)
[3]选择型照明傅里叶叠层成像提取粒子尺度（英文）[J]. 李生福,赵宇,陈光华,罗振雄,叶雁.  红外与激光工程. 2017(11)
[4]一种适用于运动样本的FPM成像校正方案[J]. 孟宏宇,段侪杰,旷雅唯,何宏辉,吴剑,马辉,迟颖,沈宏.  中国医学物理学杂志. 2016(10)
[5]傅里叶叠层显微成像技术:理论、发展和应用[J]. 孙佳嵩,张玉珍,陈钱,左超.  光学学报. 2016(10)
[6]从光学显微镜到光学“显纳镜”[J]. 李焱,龚旗煌.  物理与工程. 2015(02)
[7]荧光显微图像亚细胞斑点检测方法研究进展[J]. 吴坚,赵挺,谭映军,李莹辉,郑筱祥.  中国生物医学工程学报. 2012(06)
[8]泽尼克多项式校正全息阵列光镊像差的实验研究[J]. 刘伟伟,任煜轩,高红芳,孙晴,王自强,李银妹.  物理学报. 2012(18)
[9]基于视觉相似性的半色调图像评价方法[J]. 张寒冰.  计算机应用. 2011(10)
[10]光学微操纵技术及其在生物学中的应用[J]. 姚保利,雷铭,彭飞,严绍辉.  生物物理学报. 2009(S1)

博士论文
[1]三维定量相位显微镜成像及图像分析关键技术研究[D]. 沈小燕.浙江大学 2013

硕士论文
[1]基于图像稀疏表示的傅里叶叠层成像算法研究[D]. 吴远.燕山大学 2017
[2]SAR复杂运动目标成像技术研究[D]. 孔德峰.燕山大学 2017
[3]基于稀疏表示的叠层成像算法[D]. 裴立芬.燕山大学 2017
[4]基于相位恢复的长焦距光学镜面面形在位检测技术研究[D]. 廖洋.国防科学技术大学 2009



本文编号：3634696