【技术实现步骤摘要】
一种基于LED阵列的光谱显微成像装置及其实现方法
[0001]本专利技术涉及光谱成像领域，具体涉及一种快速光谱显微成像装置。
技术介绍
[0002]相比于传统的成像技术，光谱成像在拍摄样品的二维图像的同时，并将其一维的光谱信息和二维的空间信息一并记录下来。光谱成像技术可以提升增加所记录信息的丰富程度，有利于简便后期进一步的分析与处理。在光谱成像技术应用初期，使用的是传统的实验方法来获取光谱信息——即通过窄带滤光片来记录对应波长处的二维空间信息信息与以及一维光谱信息。该方法优点为精度高，易于实现。但同时其存在的缺点是该系统只能够获取样品的有限多个光谱通道信息，且所获得的光谱信息并不连贯。并且，这种方法无法同时记录样品不同光谱通道上的光谱信息，因而只能实现样品在静态场景下的光谱成像。
[0003]快速光谱显微成像技术则可以实现连续多个单个光谱通道的信息获取，因此所获得的光谱数据更加丰富也更为精准。因此，快速光谱显微成像技术可以有效地解决早期光谱成像技术中所存在的光谱通道少混乱，无法处理动态场景图像混叠获取的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术所存在的不足，本专利技术提出一种基于LED阵列的光谱显微成像装置及其实现方法。该方法可以连续记录多个单个光谱通道信息，并且可以用于记录动态静态场景的光谱显微成像。
[0005]一种基于LED阵列的光谱显微成像装置，包括依次设置的15
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15单光源窄光谱红光光源LED阵列(1)，载物台(2)，显微物镜(3)，视场光阑(4)，4...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于LED阵列的光谱显微成像装置，其特征在于，包括依次设置的15
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15单光源窄光谱红光光源LED阵列(1)，载物台(2)，显微物镜(3)，视场光阑(4)，4F中继透镜(5)，阿米西棱镜(6)，带通滤波器(7)，微透镜阵列(8)和CCD阵列工业相机(9)；所述的4F中继透镜(5)共有两组，分别设置在视场光阑(4)和阿米西棱镜(6)之间以及带通滤波器(7)和微透镜阵列(8)之间；2.根据权利要求1所述的一种基于LED阵列的光谱显微成像装置，其特征在于，显微物镜(3)的成像镜头用于获取载物台(2)上样本的二维图像信息并成像在视场光阑(4)所在平面，再通过第一组4F中继透镜(5)中继到阿米西棱镜(6)表面；阿米西棱镜(6)将像沿中线切开并将左右两部分互换，带通滤波器(7)将阿米西棱镜(6)亮度最高的+1级中待记录的光谱波段单独通过，并将其波段以及其它光栅级上的光线屏蔽掉；此时光栅色散后的光线经过第二组4F中继透镜(5)重新汇聚在微透镜阵列(8)所在平面，不同波长的光线在微透镜阵列(8)后方于微透镜焦距f距离处聚焦，并且连续光谱沿光栅色散方向一字展开，展开后的像重新成像在CCD阵列工业相机(9)上；整个光路系统前后需要数值孔径匹配，即投射到微透镜阵列(8)上的光与微透镜阵列(8)本身的数值孔径大小不能超过设定阈值，并且尽量接近，以免产生图像重叠混淆。3.根据权利要求1或2所述的一种基于LED阵列的光谱显微成像装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：15
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15单光源窄光谱红光光源LED阵列(1)照射物体时，其中间隔相同、排列为15
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15方阵的225个LED灯从不同角度发出特定单色波长光线将载物台(2)上的观测物体从接连照亮255次，显微物镜(3)的成像镜头将观测物体的实像成像在视场光阑(4)所在平面，经过第一组4F中继透镜(5)映射在阿米西棱镜(6)表面；步骤二：映射在阿米西棱镜(6)表面的观测物体的实像发生色散，带通滤波器(7)将阿米西棱镜(6)亮度最高的+1级中待记录的光谱波段L1至Ln单独通过，经过第二组4F中继透镜(5)重新汇聚到微透镜阵列(8)上；步骤三：由于映射在阿米西棱镜(6)表面的观测物体的实像存在色散角度，因此不同波长的光重新汇聚在微透镜阵列(8)上实像存在不同的出射角，并且在微透镜焦平面(10)上沿着一个维度发生色散，观测物体色散后的实像成像在CCD阵列工业相机(9)的像素阵列上；步骤四：微透镜阵列(8)中每一个微透镜对应CCD阵列工业相机(9)的像素阵列中的一块子像素(11)区域，子像素(11)大小为N
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N个像素，其中N为奇数，且3<N<13；并且经过该微透镜的出射光会投射到子像素(11)位于中间的一行像素上；此时，将子像素(11)中中间一行对应位置的像素重新组合，组合方式为，将每个微透镜对应的子像素(11)中的第(N+1)/2行的第i个像素按照微透镜位置排序组合为第i张图Ai，其中i＝1,2
……
N，即可得到载物台(2)上观测物体在λ
i
波长下对应的光谱图像A
i
，其中：λ
i
＝L1+(i
‑
0.5)
×
(Ln
‑
L1)/N；步骤五：利用事先编程的MATLAB图像截取函数脚本实现CCD阵列相机自动截取15
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15个LED灯点亮后的图片，生成225张图片，并对图片进行重命名和排序以便于下一步的图像分析与处理；相机所产生的的图片像素为C
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D；步骤六：
①
将每个LED灯的时域坐标转换为频域坐标；
②
利用先前求得的光瞳函数在物体高分辨频谱上截取对应子孔径内的频谱信...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜成钢，王逸铮，吕彬彬，孙垚棋，张继勇，李宗鹏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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