双层同时成像的光学系统及其图像处理方法、设备、介质技术方案

本发明专利技术提供双层同时成像的光学系统，包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机。本发明专利技术还涉及双层同时成像的光学系统的图像处理方法、存储介质、电子设备。本发明专利技术通过激光器激被测物上荧光剂的碱基发出不同波段的荧光，经过光学系统调制后在两个CCD相机上同时对双层被测物成像。本发明专利技术能够对带有两层微流道结构的生物芯片双层同时成像，缩短了成像周期，提高了成像效率，光学系统的整体结构简单且易于搭建，并能够根据CCD相机捕获的图像恢复所测物面图像，确保了成像结果的质量。

【技术实现步骤摘要】
双层同时成像的光学系统及其图像处理方法、设备、介质
本专利技术属于微流道生物芯片的光学成像
，是一种对带有两层微流道结构的生物芯片双层同时成像的光学系统及其图像处理方法。
技术介绍
目前，微流道生物芯片技术广泛应用于对微生物、微细胞的成像以及基因测序等领域。通过与相应的光学系统组合，此技术可以快速测量、存贮、显示流经微流道中的微小探测物的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量，并可以根据预选的参量把选定的被测物显示出来。但现有的光学系统仅能对微流道生物芯片单层成像，无法实现对带有两层微流道结构的生物芯片双层同时成像，成像周期长，工作效率低，且现有的光学系统结构复杂，不易于搭建。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出的一种目标区域最优影像选择方法，解决了现有的光学系统仅能对微流道生物芯片单层成像，无法实现对带有两层微流道结构的生物芯片双层同时成像，成像周期长，工作效率低，且现有的光学系统结构复杂，不易于搭建的问题。本专利技术提供双层同时成像的光学系统，包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机；其中，所述激光器用于发射激发设有双层微流道结构的生物芯片上被测物的激光，所述被测物采用若干种荧光剂标记；所述耦合器用于准直所述激光器发射的激光，形成激光光路；所述平面反光镜用于改变所述激光光路的方向，形成折转光路；所述第一透镜用于将所述折转光路的激光进行扩束；所述二向色镜用于反射经所述第一透镜扩束后的激光并透射所述被测物产生的荧光信号；所述显微物镜用于将由所述二向色镜反射后的激光准直成平行光束垂直入射到所述生物芯片上第一层被测物和第二层被测物上，并汇聚由所述第一层被测物和所述第二层被测物发出的荧光信号；所述分光板用于将所述显微物镜汇聚的荧光信号的一部分反射至所述第二透镜，形成第一光路，将所述显微物镜汇聚的荧光信号的另一部分透射至所述第三透镜，形成第二光路；所述第二透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板反射的荧光信号，对所述生物芯片上第一层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第一CCD相机用于拍摄由所述第二透镜所成的像；所述第三透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板透射的荧光信号，对所述生物芯片上第二层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第二CCD相机用于拍摄由所述第三透镜所成的像。进一步地，还包括针孔光阑，所述针孔光阑用于过滤经所述第一透镜扩束后的激光中的离轴激光。进一步地，所述分光板表面镀有半反半透膜，所述分光板将所述显微物镜汇聚的荧光信号的一半反射至所述第二透镜，将所述显微物镜汇聚的荧光信号的另一半透射至所述第三透镜。进一步地，所述分光板相对于所述生物芯片成45°角。进一步地，所述第二透镜与所述第三透镜相对于所述分光板对称。进一步地，所述第一光路与所述第二光路的光强相等，所述第一光路与所述第二光路之间的夹角为90°。进一步地，所述第一CCD相机位于所述第一层被测物产生的荧光信号聚焦点位置处；所述第二CCD相机位于所述第二层被测物产生的荧光信号聚焦点位置处。双层同时成像的光学系统的图像处理方法，包括以下步骤：S0、获取图像函数，获取第一CCD相机接收到的图像函数，记为第一图像函数，获取第二CCD相机接收到的图像函数，记为第二图像函数，图像函数具体公式如下：其中，g1(x,y)为第一图像函数，f1(x,y)为生物芯片上第一层被测物的图像函数，g2(x,y)为第二图像函数，f2(x,y)为所述生物芯片上第二层被测物的图像函数，H(x,y)为点扩散函数psf(x,y)；S1、重复迭代图像函数，设定无限小，则所述第一图像函数为：g1(x,y)＝f1(x,y)将g1(x,y)＝f1(x,y)代入所述第二图像函数中，得到新的生物芯片上第二层被测物的图像函数为：将代入所述第一图像函数中，得到新的生物芯片上第一层被测物的图像函数为：通过新的生物芯片上第一层被测物的图像函数和新的生物芯片上第二层被测物的图像函数重复迭代所述第一图像函数和所述第二图像函数，直至f1(n)＝f1(n-1)、f2(n)＝f2(n-1)，所述f1(n)为最终所需要的生物芯片上第一层被测物像面函数，所述f2(n)为最终所需要的生物芯片上第二层被测物像面函数。一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行双层同时成像的光学系统的图像处理方法。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行双层同时成像的光学系统的图像处理方法。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供双层同时成像的光学系统，包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机。本专利技术还涉及双层同时成像的光学系统的图像处理方法、存储介质、电子设备。本专利技术通过激光器激被测物上荧光剂的碱基发出不同波段的荧光，经过光学系统调制后在两个CCD相机上同时对双层被测物成像。本专利技术能够对带有两层微流道结构的生物芯片双层同时成像，缩短了成像周期，提高了成像效率，光学系统的整体结构简单且易于搭建，并能够根据CCD相机捕获的图像恢复所测物面图像，确保了成像结果的质量。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的双层同时成像的光学系统结构示意图；图2为本专利技术的双层同时成像的光学系统的图像处理方法流程图。图中：1、生物芯片；2、激光器；3、耦合器；4、平面反光镜；5、第一透镜；6、针孔光阑；7、二向色镜；8、显微物镜；9、分光板；10、第二透镜；11、第一CCD相机；12、第三透镜；13、第二CCD相机。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。双层同时成像的光学系统，如图1所示，包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机；其中，激光器用于发射激发设有双层微流道结构的生物芯片上被测物的激光，被测物采用若干种荧光剂标记；本实施例，生物芯片为基因测序芯片，基因测序芯片的正反两面带有微流道结构，此处双层微流道结构即为基因测序芯片正反两面的微流道结构，正面的微流道结构为第一层被测物，反面的微流道结构为第二层被测物，或反面的微流道结构为第一层被测物，正面的微流道结构为第二层被测物，可根据实际情况确定，第一层被测物、第二层被测物采用采用四种荧光剂进行标记，每种A、G、C、T四种碱基分别只与其中一种进行结合，结合后的第一层被测物、第二层被测物被系统中的激光器发射的激光激发，产生不同波段的荧光信号。耦合器用于准直激光器发射的激光，形成激光光路；平面反光镜用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双层同时成像的光学系统，其特征在于：包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机；其中，所述激光器用于发射激发设有双层微流道结构的生物芯片上被测物的激光，所述被测物采用若干种荧光剂标记；所述耦合器用于准直所述激光器发射的激光，形成激光光路；所述平面反光镜用于改变所述激光光路的方向，形成折转光路；所述第一透镜用于将所述折转光路的激光进行扩束；所述二向色镜用于反射经所述第一透镜扩束后的激光并透射所述被测物产生的荧光信号；所述显微物镜用于将由所述二向色镜反射后的激光准直成平行光束垂直入射到所述生物芯片上第一层被测物和第二层被测物上，并汇聚由所述第一层被测物和所述第二层被测物发出的荧光信号；所述分光板用于将所述显微物镜汇聚的荧光信号的一部分反射至所述第二透镜，形成第一光路，将所述显微物镜汇聚的荧光信号的另一部分透射至所述第三透镜，形成第二光路；所述第二透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板反射的荧光信号，对所述生物芯片上第一层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第一CCD相机用于拍摄由所述第二透镜所成的像；所述第三透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板透射的荧光信号，对所述生物芯片上第二层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第二CCD相机用于拍摄由所述第三透镜所成的像。...

【技术特征摘要】
1.双层同时成像的光学系统，其特征在于：包括激光器、耦合器、平面反光镜、第一透镜、二向色镜、显微物镜、分光板、第二透镜、第一CCD相机、第三透镜、第二CCD相机；其中，所述激光器用于发射激发设有双层微流道结构的生物芯片上被测物的激光，所述被测物采用若干种荧光剂标记；所述耦合器用于准直所述激光器发射的激光，形成激光光路；所述平面反光镜用于改变所述激光光路的方向，形成折转光路；所述第一透镜用于将所述折转光路的激光进行扩束；所述二向色镜用于反射经所述第一透镜扩束后的激光并透射所述被测物产生的荧光信号；所述显微物镜用于将由所述二向色镜反射后的激光准直成平行光束垂直入射到所述生物芯片上第一层被测物和第二层被测物上，并汇聚由所述第一层被测物和所述第二层被测物发出的荧光信号；所述分光板用于将所述显微物镜汇聚的荧光信号的一部分反射至所述第二透镜，形成第一光路，将所述显微物镜汇聚的荧光信号的另一部分透射至所述第三透镜，形成第二光路；所述第二透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板反射的荧光信号，对所述生物芯片上第一层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第一CCD相机用于拍摄由所述第二透镜所成的像；所述第三透镜用于与物镜配合汇聚所述分光板透射的荧光信号，对所述生物芯片上第二层被测物产生的荧光信号进行成像；所述第二CCD相机用于拍摄由所述第三透镜所成的像。2.如权利要求1所述的双层同时成像的光学系统，其特征在于：还包括针孔光阑，所述针孔光阑用于过滤经所述第一透镜扩束后的激光中的离轴激光。3.如权利要求1所述的双层同时成像的光学系统，其特征在于：所述分光板表面镀有半反半透膜，所述分光板将所述显微物镜汇聚的荧光信号的一半反射至所述第二透镜，将所述显微物镜汇聚的荧光信号的另一半透射至所述第三透镜。4.如权利要求3所述的双层同时成像的光学系统，其特征在于：所述分光板相对于所述生物芯片成45°角。5.如权利要求4所述的双层同时成像的光学系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，罗宇，陈晓虎，文刚，金鑫，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32