基于深度学习的衍射相位显微成像质量优化研究

发布时间：2021-05-08 15:56

　　定量相位成像技术可以实现无标记、高精度、非接触式生物医学光学成像。其中衍射相位显微成像技术由于稳定的共路结构和紧凑的离轴方式,具有采集速率快、时间灵敏性高、抗干扰能力强等优点,已广泛用于细胞生物学和材料物理学的研究。然而,衍射相位显微成像仍存在一些成像质量问题有待解决。深度学习可以自主学习数据特征完成端对端映射,不仅计算效率高,并且为解决光学计算成像问题提供了高质量的解决方案。为提高显微成像质量,本文基于深度学习的方法对衍射相位显微成像质量优化展开研究。针对白光衍射相位显微成像中的光晕效应与基于衍射相位显微成像层析成像中的离焦问题进行了研究,分别设计了不同的深度神经网络模型实现质量优化。通过搭建新颖的模型架构,添加优化算法,调整网络超参数等,实现了深度神经网络模型的个性化设计,从而快速准确地提高显微成像质量。主要研究内容如下:1.根据衍射相位显微成像技术的基本原理,设计和组建了衍射相位显微成像系统。经过系统原理分析和干涉条件计算,得到了光学元器件和系统光路结构的相关参数,然后分析了干涉图采集的基本原理、介绍了相位像重建的过程和方法。2.针对白光衍射相位显微成像过程中出现的光晕效应,采用... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 衍射相位显微成像研究概述
        1.2.1 衍射相位显微成像技术
        1.2.2 基于衍射相位显微成像的层析成像技术
    1.3 深度学习在显微成像中的应用
        1.3.1 深度学习概述
        1.3.2 深度学习在显微相位成像中应用的研究现状
    1.4 本文的研究内容与结构安排
第2章 衍射相位显微成像系统
    2.1 衍射相位显微成像系统成像原理
    2.2 系统结构参数设计原理
        2.2.1 横向分辨率
        2.2.2 光栅的选择
        2.2.3 透镜的选择
        2.2.4 滤波器的选择
    2.3 干涉图采集以及相位重建
    2.4 本章小结
第3章 白光衍射相位显微成像光晕消除研究
    3.1 白光衍射相位成像系统
        3.1.1 成像系统
        3.1.2 成像结果
    3.2 产生光晕效应的原因
    3.3 基于深度学习消除光晕效应
        3.3.1 数据采集
        3.3.2 无光晕深度神经网络的设计
        3.3.3 模型训练过程
    3.4 实验结果分析
        3.4.1 实验结果图像分析
        3.4.2 图像定量分析
    3.5 本章小结
第4章 衍射相位显微成像的层析成像自动聚焦研究
    4.1 基于衍射相位显微成像的层析成像系统
        4.1.1 成像系统
        4.1.2 成像结果
    4.2 产生离焦现象的原因
    4.3 基于深度学习实现图像自动聚焦
        4.3.1 数据采集
        4.3.2 自动聚焦深度神经网络的设计
        4.3.3 模型训练过程
    4.4 实验结果分析
    4.5 层析成像技术三维重建结果
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于深度学习和医学图像的癌症计算机辅助诊断研究进展[J]. 陈诗慧,刘维湘,秦璟,陈亮亮,宾果,周煜翔,汪天富,黄炳升.  生物医学工程学杂志. 2017(02)

硕士论文
[1]共路离轴偏振数字全息及其应用[D]. 韩璐.山东师范大学 2018
[2]光栅衍射白光共路数字全息显微成像技术研究[D]. 张佳恒.浙江师范大学 2018



本文编号：3175616