基于结构探测原理的共焦超分辨方法研究

发布时间：2017-03-19 00:00

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【摘要】：本课题针对共焦显微系统横向分辨力由于受到有限尺寸针孔的限制而降低的问题,从空间频域角度出发,结合结构光照明超分辨原理与共焦显微原理,通过对探测空间的光灵敏度函数进行调制实现空间调制,从而提高共焦显微系统的横向分辨力。在研究有限尺寸针孔探测的共焦显微技术的成像原理的基础上,将空间调制超分辨的方法引入共焦显微系统中,实现共焦显微系统的横向超分辨,并研究基于结构探测原理的共焦显微超分辨方法的部分相干成像与非相干成像原理。完成的主要工作包括:(1)研究共焦显微系统点探测的共焦显微相干成像原理,推导了共焦显微相干成像系统的相干成像公式、相干传送函数,并且分析了探测器横向偏移对系统CTF以及轴向层析能力的影响。介绍了有限尺寸针孔探测条件下的共焦显微部分相干成像原理,推导了共焦显微系统在相干照明条件下的部分相干成像公式、交叉传递函数,并分析了针孔对系统横向阶跃强度响应特性和轴向强度响应特性的影响。介绍了有限尺寸针孔探测条件下的共焦显微非相干成像原理,推导了共焦显微非相干成像系统的非相干成像公式、光学传递函数,并分析了针孔对光学传递函数的影响。(2)研究基于结构探测的共焦显微非相干成像原理,建立了基于结构探测的共焦显微非相干成像系统模型,推导了共焦显微非相干成像系统的非相干成像公式以及光学传递函数。给出了基于结构探测的共焦显微非相干成像系统图像重构的整体过程,利用不同相位的探测结构相位所探测的结构,进行频域操作,实现物体频谱分离,从而实现图像重构。并且讨论了基于结构探测的共焦显微非相干成像系统中结构探测函数所含参数对基于结构探测的共焦显微非相干成像系统横向以及轴向分辨力的影响。(3)研究基于结构探测的共焦显微近似相干成像原理,建立了基于结构探测的共焦显微近似相干成像系统模型,推导了共焦显微近似相干成像系统的近似相干成像公式以及近似相干传递函数。给出了基于结构探测的共焦显微近似相干成像系统图像重构的整体过程,并且讨论了基于结构探测的共焦显微近似相干成像系统中结构探测函数所含参数对基于结构探测的共焦显微近似相干成像系统横向以及轴向分辨力的影响。(4)设计并搭建基于结构探测的共焦显微系统实验平台,在近似相干成像实验中,基于结构探测的共焦显微系统横向分辨力达到普通相干显微系通过的1.7倍,在荧光非相干成像实验中,成像对比度明显提高,实验结果验证了本方法的正确性。
【关键词】：共焦显微技术 时空调制 超分辨
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH742
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-15
• 1.2.1 纳米级光学超分辨技术研究现状11-12
• 1.2.2 结构光照明超分辨技术研究现状12-14
• 1.2.3 时空调制方法实现超分辨的研究现状14-15
• 1.3 课题主要研究内容15-17
• 第2章 有限尺寸针孔探测的共焦显微原理17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 共焦显微相干成像原理17-25
• 2.2.1 共焦显微系统相干成像公式17-20
• 2.2.2 共焦显微系统相干传递函数20-24
• 2.2.3 共焦显微系统探测器横向偏移影响24-25
• 2.3 共焦显微部分相干成像原理25-29
• 2.3.1 共焦显微系统部分相干成像公式25-27
• 2.3.2 共焦显微系统交叉传递函数27-28
• 2.3.3 共焦显微系统针孔对分辨力的影响28-29
• 2.4 共焦显微非相干成像原理29-31
• 2.4.1 共焦显微系统非相干成像公式29-30
• 2.4.2 共焦显微系统光学传递函数30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 基于结构探测的共焦显微非相干成像原理33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 基于结构探测的共焦非相干成像系统33-35
• 3.3 基于结构探测的共焦非相干成像图像重构35-40
• 3.4 基于结构探测的共焦非相干成像分辨力40-43
• 3.4.1 基于结构探测的共焦非相干成像横向分辨力40-42
• 3.4.2 基于结构探测的共焦非相干成像轴向分辨力42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 基于结构探测的共焦显微近似相干成像原理45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 基于结构探测的共焦部分相干成像系统45-48
• 4.3 基于结构探测的共焦近似相干成像图像重构48-52
• 4.4 基于结构探测的共焦近似相干成像分辨力52-53
• 4.4.1 基于结构探测的共焦近似相干成像横向分辨力52-53
• 4.4.2 基于结构探测的共焦近似相干成像轴向分辨力53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 基于结构探测的共焦显微系统实验55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 基于结构探测的共焦显微系统组成55-57
• 5.3 基于结构探测的共焦显微系统轴向响应特性实验57-60
• 5.3.1 基于结构探测的共焦显微系统轴向响应实验理论设计57-58
• 5.3.2 基于结构探测的共焦显微系统的轴向响应实验软件设计58-60
• 5.3.3 基于结构探测的共焦显微轴向响应测量结果分析与处理60
• 5.4 基于结构探测的共焦显微系统横向响应特性实验60-65
• 5.4.1 基于结构探测的共焦显微系统横向响应实验理论设计60-61
• 5.4.2 基于结构探测的共焦显微系统横向响应软件设计61-62
• 5.4.3 基于结构探测的共焦显微系统横向响应测量结果分析与处理62-65
• 5.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果72-74
• 致谢74

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本文编号：255185