【技术实现步骤摘要】
基于视场子区分割的相位滤波器搜索算法
本专利技术属于生物组织参数检测领域，涉及一种基于视场子区分割的相位滤波器搜索算法。
技术介绍
人眼是人体健康状况的绝佳在体通道，临床研究表明，人体高血压、风湿性心脏病、心脑血管疾病、肝病、呼吸系统疾病等等，许多疾病在眼睛和眼底都能观察到症状与预警信号。在实验室研究中，国内外都采用生物荧光显微镜、体外光学相干层析技术，眼底采用自适应光学相干层析技术，得到眼底细胞与细血管的高分辨率图像，是包括眼底在内的组织高分辨成像技术的重要发展阶段。以上光学成像技术中，如果微血管在人体组织中深度越大，由深度组织带来的附加像差，随深度变大而变大，影响了分辨率的提高。目前的体像差校正技术，一般是由干涉显微成像系统接收到的干涉场函数(设为Iaber(x,y；k))出发，经两次傅里叶变化得到设计算法，求取系统光瞳函数的相位项(设为Q(fx,fy；k))，在傅里叶频谱域内，其中，为包含像差的图像频谱，为理想成像频谱，z为深度。如果光瞳函数的相位项频谱已知(或光瞳函数被求解得到)，则利用(3.7)式即可得到校正后的图像频谱。这里是校正后的图像频谱，经傅里叶逆变换即可得到像差校正后的高分辨率显微图像。因此像差校正技术关键问题在于对光瞳函数的求解，光瞳函数的相位项频谱Q(fx,fy；z)被称为相位滤波器。中国专利CN105942972A公开了《一种对视网膜内核层微细血管自适应光学成像的系统》，眼波像差自适应校正光学成像技术中直径10微米以下视网膜微细血管的快速捕捉以及自适应像差校正的高清晰成像系统。其自适应校正光学成像技术利用哈特曼波前传感器和液晶波前...
【技术保护点】
1.一种基于视场子区分割的相位滤波器搜索算法，其特征在于，算法步骤如下：步骤1、搭建多光谱干涉显微成像装置：所述多光谱干涉显微成像装置包括近红外多光谱扫频光源(1)、科勒照明系统(2)、第一分光棱镜(3)、第一生物成像显微镜(4)、参考物(5)、第二分光棱镜(6)、准直透镜(7)、注视目标(8)、第二生物成像显微镜(9)、成像透镜(10)、面阵CCD相机(11)和计算机(12)；共光轴依次设置近红外多光谱扫频光源(1)、科勒照明系统(2)、第一分光棱镜(3)、第一生物成像显微镜(4)和参考物(5)，上述部件所在光轴为第一光轴；共光轴依次设置待测样品、第二生物成像显微镜(9)、第二分光棱镜(6)、第一分光棱镜(3)、成像透镜(10)和面阵CCD相机(11)，上述部件所在光轴为第二光轴；共光轴依次设置第二分光棱镜(6)、准直透镜(7)和注视目标(8)，上述部件所在光轴为第三光轴；其中第一光轴和第三光轴相互平行，且垂直于第二光轴，第一生物成像显微镜(4)和参考物(5)位于第一分光棱镜(3)的透射光路上，参考物(5)在第一生物成像显微镜(4)的工作距上，待测样品和第二生物成像显微镜(9)位于第...
【技术特征摘要】
1.一种基于视场子区分割的相位滤波器搜索算法，其特征在于，算法步骤如下：步骤1、搭建多光谱干涉显微成像装置：所述多光谱干涉显微成像装置包括近红外多光谱扫频光源(1)、科勒照明系统(2)、第一分光棱镜(3)、第一生物成像显微镜(4)、参考物(5)、第二分光棱镜(6)、准直透镜(7)、注视目标(8)、第二生物成像显微镜(9)、成像透镜(10)、面阵CCD相机(11)和计算机(12)；共光轴依次设置近红外多光谱扫频光源(1)、科勒照明系统(2)、第一分光棱镜(3)、第一生物成像显微镜(4)和参考物(5)，上述部件所在光轴为第一光轴；共光轴依次设置待测样品、第二生物成像显微镜(9)、第二分光棱镜(6)、第一分光棱镜(3)、成像透镜(10)和面阵CCD相机(11)，上述部件所在光轴为第二光轴；共光轴依次设置第二分光棱镜(6)、准直透镜(7)和注视目标(8)，上述部件所在光轴为第三光轴；其中第一光轴和第三光轴相互平行，且垂直于第二光轴，第一生物成像显微镜(4)和参考物(5)位于第一分光棱镜(3)的透射光路上，参考物(5)在第一生物成像显微镜(4)的工作距上，待测样品和第二生物成像显微镜(9)位于第一分光棱镜(3)的反射光路上，待测样品在第二生物成像显微镜(9)的工作距上，且待测样品距第一分光棱镜(3)的距离与参考物(5)距第一分光棱镜(3)的距离相等；面阵CCD相机(11)和计算机(12)相连；待测样品在第二生物成像显微镜(9)工作距上注视自发光注视目标(8)，自发光的注视目标(8)经准直透镜(7)准直入射至第二分光棱镜(6)，经第二分光棱镜(6)反射至待测样品，同时近红外多光谱扫频光源(1)产生近红外光束，经科勒照明系统(2)后均匀出射，经第一分光棱镜(3)分光，分为第一反射光和第一透射光，第一反射光通过第二生物成像显微镜(9)后进入待测样品，第一透射光通过第一生物成像显微镜(4)后进入参考物(5)；第一反射光再经待测样品反射通过第二生物成像显微镜(9)到第一分光棱镜(3)，第一透射光经参考物(5)反射通过第一生物成像显微镜(4)到第一分光棱镜(3)，两束光干涉形成干涉后的近红外干涉光，经成像透镜(10)汇聚到面阵CCD相机(11)，面阵CCD相机(11)连续采集干涉图像，采集频率与扫频光源频率同步，并传输至计算机(12)；步骤2、利用视场子区分割的相位滤波器处理算法对测样品图像进行处理，校正系统采集待测样品图像中的像差，得到像差校正后的高分辨率显微图像。2.根据权利要求1所述的基于视场子区分割的相位滤波器搜索算法，其特征在于：在所述步骤2中，利用视场子区分割的相位滤波器处理算法对待测样品图像进行处理，校正系统采集待测样品图像中的像差，具体方法如下：步骤2-1、将面阵CCD相机(11)靶面接收到的圆形干涉图像光场I(x,y；k)按视场角进行环形划分成三个子区，其中k表示波数；其中第1子区表示轴上视场；第2子区表示轴外视场；第3子区表示边缘视场；轴上视场像差包括斜差、离焦、球差；轴外视场像差包括慧差、象散、离焦；边缘视场像差包括慧差、象散；分割后的光场函数记作IJ(x,y；k),J＝1,2,3，J表示子区序号，转入步骤2-2；步骤2-2、对分割后的光场函数IJ(x,y；k)中的波数k做一维傅里叶变换，在傅里叶频谱域内：其中z表示深度，对应不同深度对应的眼底图像光场，转入步骤2-3；步骤2-3、对中的横向坐标x和纵向坐标y做二维傅里叶变换，在傅里叶频谱域内：其中QJ(fx,fy；z)表示子区广义光瞳函数的相位项，SJ(fx,fy；z)表示包含像差的图像频谱，ScorrJ(fx,fy；z)表示校正像差后的图像频谱，i为复数，转入步骤2-4；步骤2-4、对Q1(fx,fy；z)使用正交泽尼克圆域多项式拟合，根据像差规律，针对轴上视场的Q1(fx,fy；z)构建相位滤波器：Q1(fx,fy；z)＝A11Z2+A12Z3+A13Z4+A14Z5+A15Z6+A16Z7+A17Z8+A18Z11其中Z2、Z3、Z7、Z8是与斜差对应的泽尼克项；Z4、Z5、Z6、Z11是与离焦对应的泽尼克项；Z11是与球差对应的泽尼克项；A11、A12、A13、A14、A15、A16、A17、A18分别是泽尼克项对应的系数，系数的初值都赋值为0，转入步骤2-5；步骤2-5、对Q2(fx,fy；z)使用正交泽尼克环形多项式拟合，根据像差规律，针对轴外视场的Q2(fx,fy；z)构建相位滤波器：Q2(fx,fy；z)＝A21Z4+A22Z5+A23Z6+A24Z7+A25Z8+A26Z11其中Z4、Z5、Z6、Z11是与离焦对应的泽尼克项；Z5、Z6是与像散对应的泽尼克项；Z7、Z8是与慧差对应的泽尼克项；A21、A22、A23、A24、A25、A26分别是泽尼克项对应的系数，系数的初值都赋值为0，转入步骤2-6；步骤2-6、对Q3(fx,fy；z)使用正交泽尼克环形多项式拟合，根据像差规律，针对边缘视场的Q3(fx,fy；z)构建相位滤波器：Q3(fx,fy；z)＝A31Z5+A32Z6+A33Z7+A34Z8其中Z5、Z6是与像散对应的泽尼克项；Z7、Z8是与慧差对应的泽尼克项；A31、A32、A33、A34分别是泽尼克项对应的系数，系数的初值都赋值为0，转入步骤2-7；步骤2-7、求解校正像差后的图像频谱ScorrJ(fx,fy；z)：ScorrJ(fx,fy；z)＝SJ(fx,fy；z)·exp[-iQJ(fx,fy；z)]转入步骤2-8；步骤2-...
【专利技术属性】
技术研发人员：高志山，陈铭，朱丹，刘威剑，黄嘉铃，倪瑞沪，殷慧敏，胡捷，姚艳霞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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