一种微粒的三维快速定位方法技术

本发明专利技术公开了一种微粒的三维快速定位方法。该方法是根据微粒在三维空间中散射光强的分布情况，再根据基于最大池化的快速局部最大值搜索算法实现像素级的微粒三维定位。本发明专利技术为测量空间中微粒的三维分布提供了一种快速的方法，且准确率高，对计算机的算力要求低，可广泛用于气泡、细菌、乳液和固体颗粒的微粒三维分布和定位测量。维分布和定位测量。维分布和定位测量。

【技术实现步骤摘要】
一种微粒的三维快速定位方法


[0001]本专利技术涉及微粒的显微成像测量领域，尤其涉及一种微粒的三维快速定位方法，特别涉及微粒的定位速度和准确率的大幅提高。

技术介绍

[0002]微粒的三维示踪，即精准定位对于研究喷气、液体流场、乳液稳定性、药物颗粒和微生物的动态过程等众多领域具有重要意义。研究者对于微米甚至微米以下微粒的观测需求不断增强，意味着人们亟需对微粒三维位置进行更为快速、更为精确的定位，从而获取微粒的速度等运动状态参数的技术。
[0003]目前，常见的微粒动态测量方法有激光测速、微粒显微示踪等。激光测速基于多普勒效应，属于单点测速技术，不能给出全场的瞬时流速数据；而微粒显微示踪可通过对流场中每个粒子的跟踪匹配，实现个体动态过程的观察和全流场瞬态测量，但该方法是基于质心法等平面拟合方法进行定位的，因而仅能在二维方向上获取微粒位置坐标，因而在研究三维空间中的微粒运动规律上缺少一个维度，具有很大的局限性。在微粒三维的定位上，现有方法一般是通过对三维光场的分布进行阈值过滤及预估函数的拟合，根据峰值数据获得微粒的三维位置，拟合过程需要数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微粒的快速三维定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：1)获取粒子光强的空间三维分布或非标记的明场成像，获取方式包括使用层扫成像方法，获取不同高度上的微粒荧光三维光强分布，或根据衍射理论对全息图像进行三维光强重建，计算出距离成像面不同距离上的三维空间光强分布；2)使用基于最大池化的快速局部最大值搜索算法找出局部光强最大点，将其三维坐标与微粒的空间位置一一对应；3)根据局部光强最大点三维坐标计算微粒的空间分布，其对应关系为线性关系，具体数值采集光强的显微技术有关，在应用时根据实际装置进行校准。2.根据权利要求1所述微粒的快速三维定位方法，其特征在于，步骤1)中，粒子的三维光场为荧光场或重建三维光场。3.根据权利要求1所述微粒的快速三维定位方法，其特征在于，步骤1)中，所述层扫成像方法为采用共聚焦荧光显微镜进行层扫成像。4.根据权利要求1所述微粒的快速三维定位方法，其特征在于，步骤2)中，所述快速局部最大值搜索算法的步骤具体为：第一步，根据微粒大小及微粒间距离设定局部最大值的判定范围边长w；此时进行局部最大值判断能防止判定范围过大导致部分微粒被排除，又避免单个微粒产生多个定位位置；第二步，计算池化条件；获取全息图边长的像素值，取其小于w/2的最大因数，作为池化核的边长p；p同时也是最大池化的步长，以避免对同一光强点进行重复比较，减少计算量；第三步，根据池化核进行最大池化；对每一层光强分布矩阵进行最大池化计算，设每一层图像为边长为m*n的矩形，池化核边长为p，将每一层图像分割为(m/p)*(n/p)个与池化核大小相同的方格，然后仅保留每个方格内数值最大点的数值及其在原矩阵的位置，舍去其余部分；将这些点的数值及其位置重新进行排列，获得一个m*n/p^2的矩阵以及该矩阵中每点对应原矩阵中的三维位置坐标；第四步，使用自适应阈值法对剩余点作进一步筛选；查找剩余点光强的最大值及平均值...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚湘君，张广照，何炳恩，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：