提高数字切片宏观地图衬度的暗场照明研究

发布时间：2017-03-18 20:02

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【摘要】：显微镜的出现让人们可以观察到细胞的微观结构,从而了解到人体器官病变的机理实质上是细胞发生了病变,也使病理学有了质的飞跃。病理学先后经过了肉眼水平、光镜水平、电镜水平。随着计算机的飞速发展,上世纪90年代,病理学进入了数字化时代。数字病理的出现解决了病理医生需独自寂寞长时间对着显微镜观察,不方便与旁人讨论等缺点。数字病理的一切发展都要得益于数字切片的出现,数字切片的获取是通过数字切片扫描系统得到的。各种扫描方式扫描技术层出不穷,随之而产生的也有很多图像采集技术,以及新的照明方式和图像处理技术。目前关于数字切扫描仪的研究进入了高速发展时期,产品更新换代快,技术要求不断提高。如数字成像的精确度和扫描速度,本文针对上述问题,提出了新的扫描方式。先用宏观摄像头获得切片的宏观地图,即切片上的组织范围;接下来用高倍物镜针对地图上组织范围部分进行细致扫描获取样本组织细节。本文研究对象为暗场照明技术,旨在提高数字切片宏观地图的衬度。对荧光切片进行扫描时,需事先获得切片上的组织范围作为地图。明场照明下,荧光非常微弱,盖玻片上的灰尘和切片的组织没办法分清楚,会造成地图识别不准确。而且针对不同的病理切片,比如样本组织颜色的深浅,组织厚度的不同,想要得到较为准确的宏观地图,就需要采取不同的照明方式。本文旨在设计合适的暗场照明系统,以提高荧光切片上灰尘和样本组织的分辨程度,同时实验得到影响成像衬度的因素,并提出合理的处理方案。本论文针对单片式的扫描装置和切片夹式的扫描装置,提出了全反射暗场照明、LED背光照明、漫反射照明、斜照明等四种暗场照明方式;并分析各种照明的原理及特点,根据数字切片扫描仪的现有设备提出各种暗场合适的照明实现方式。分析得出结论:针对不同的切片采用何种暗场照明方式比较容易得到衬度较高、较准确的宏观地图。通过与VM1000数字切片扫描仪2×物镜扫描所得宏观地图对比,本文提出的四种暗场照明方式应用于各自适用的病理切片时,成像衬度较VM1000有所提高,或者与之持平;但就扫描速度来说,本论文提出的照明及扫描方式,速度提高了百倍以上。
【关键词】：数字切片 宏观地图 衬度 暗场照明 灰尘
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;R361
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 引言8-13
• 1.1 数字切片扫描仪8-10
• 1.1.1 数字切片概述8-9
• 1.1.2 数字切片扫描仪概述9-10
• 1.2 切片国际标准10-11
• 1.3 本论文的研究内容和创新点11-13
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 创新点12-13
• 第二章 暗场照明13-21
• 2.1 概述13-14
• 2.2 暗场照明的发展历程14
• 2.3 暗场照明在显微镜的应用14-18
• 2.3.1 聚光镜15-17
• 2.3.2 显微镜暗场照明的优缺点17
• 2.3.3 显微镜暗场照明性能评价方式17-18
• 2.4 景深18-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 成像衬度21-27
• 3.1 概述21
• 3.2 成像衬度在显微镜中的重要性21-22
• 3.3 成像衬度相关理论计算22-26
• 3.3.1 成像衬度计算公式22-24
• 3.3.2 阴影错觉理论24-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 提高成像衬度的暗场照明方法27-38
• 4.1 概述27
• 4.2 全内反射暗场照明27-32
• 4.2.1 全内反射概述27-28
• 4.2.2 全内反射照明实现方法28-32
• 4.3 背光照明32-34
• 4.3.1 LED背光概述32-33
• 4.3.2 LED背光照明33-34
• 4.4 漫反射照明34-36
• 4.5 斜照明36-37
• 4.6 宏观地图扫描照明光源的选择37
• 4.7 本章小结37-38
• 第五章 照明方式对成像衬度影响的验证38-54
• 5.1 宏观镜头设计及其景深测量38-42
• 5.1.1 宏观镜头设计38-40
• 5.1.2 摄像头景深的测量方法40-42
• 5.2 宏观地图获取各影响因素讨论42-45
• 5.2.1 光源亮度的影响43
• 5.2.2 曝光时间的影响43-44
• 5.2.3 透射、落射的影响44-45
• 5.2.4 光源与切片距离的影响45
• 5.3 各种暗场照明的特点对比分析45-48
• 5.4 VMX与VM1000宏观地图衬度与扫描速度对比48-53
• 5.4.1 不同类型切片宏观衬度与扫描速度对比48-53
• 5.4.2 每种暗场照明适用的切片类型53
• 5.5 本章小结53-54
• 总结54-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-59
• 个人简历59

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