【技术实现步骤摘要】
基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法及系统
本专利技术涉及光学成像技术，尤其是一种基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法、成像系统及三维成像系统。
技术介绍
高通量的光学层析成像方法对于生物医学研究意义重大，传统的宽场显微镜在厚组织成像中存在很强的背景荧光。为了解决这一问题，已经提出了几种技术方法，包括共聚焦显微成像、双光子显微成像、光片显微成像和结构光显微成像等。共聚焦显微镜成像技术在相机前放置小孔来阻挡离焦的背景信号，仅让焦面信号通过，进而实现光学层析效果。双光子显微成像技术利用非线性效应，只有在焦点位置具有足够能量激发出荧光，因此具有天然的层析效果。这两种成像方法都属于点扫描成像技术，成像通量较低，难以适用于大样本成像。光片显微成像采用照明与探测正交的方式，只有被光片照明区域的信号可以被探测光路接收，从而实现光学层析效果。光片成像技术成像通量较高，但通常需要结合光透明技术，处理流程复杂，并且由于散射等因素的作用存在空间分辨率不一致的问题。结构光显微成像技术在宽场照明上叠加一种高频的周期图案实现对焦面信号的...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、采用具有N个线阵的相机对线照明光斑下的样本采样区进行成像，形成原始的N条采样图像p(i)，其中i表示相机的第i个线阵，p(i)表示相机的第i个线阵获取的采样区的原始图像，i、N均为正整数，i≤N；/nS2、对获取的采样区的所有原始图像p(i)进行数字调制并积分求和，产生的j相位下的所述采样区的数字结构光图像p
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用具有N个线阵的相机对线照明光斑下的样本采样区进行成像，形成原始的N条采样图像p(i)，其中i表示相机的第i个线阵，p(i)表示相机的第i个线阵获取的采样区的原始图像，i、N均为正整数，i≤N；
S2、对获取的采样区的所有原始图像p(i)进行数字调制并积分求和，产生的j相位下的所述采样区的数字结构光图像pj为：
其中，mj(i)表示j相位下的数字调制函数m(i)，数字调制函数m(i)为一个周期函数，周期记为T，m(i)满足以下条件：
m(i)＝0or1,1≤i≤N
mod(N,T)＝0,T≥3
即周期函数m(i)取值为0或1，且线阵相机的有效线阵数N为m(i)周期T的整数倍，周期函数的周期T不小于3；
S3、对至少三张均匀相位分布的数字结构光图像pj进行解调，获取焦面图像pin即为光学层析图像，数字结构光图像pj可以表示为如下形式：
pj＝pinsj(x)+pout
其中，sj(x)为数字结构光图像pj所对应的调制强度分布，为sj(x)的相位，M为调制深度，T为数字调制函数m(i)的周期，x表示样本的位置，pin为采样图像的焦平面图像，pout为采样图像的离焦面图像，焦平面图像pin的解调算法为如下形式：
其中，||表示在复数域取模，inum为复数单位，C为大于0的常数，J为调制函数的总数量。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法，其特征在于，所述步骤S1中采用具有N个线阵的相机对线照明光斑下的样本采样区进行成像的具体方法为：
S101、将样本位于线照明光斑的光强最强的区域定义为样本采样区，并对所述样本采样区进行成像；
S102、样本一边移动相机一边成像，其中，成像的单帧曝光时间与样本移动一行线阵的时间相同；
S103、当样本移出线照明光斑的光强最强的位置时结束成像。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法，其特征在于，所述步骤S101中成像的具体方法为：N个线阵的相机在同一时间分别对同一样本采样区进行成像，即每帧对同一样本采样区形成原始的N条采样图像p(i)。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟数字调制的高通量光学层析成像方法，其特征在于，所述至少三张数字结构光图像pj依次对应的调制强度分布sj(x)属于均匀相位分布。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟数字调制的高通...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁菁，金锐，姜辰宇，龚辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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