【技术实现步骤摘要】
一种基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法
[0001]本专利技术属于光学显微测量、三维折射率成像技术，特别是一种基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法。
技术介绍
[0002]在生物医学显微成像领域，大部分活细胞和未染色的生物标本都是无色透明的，这是因为细胞内各部分细微结构的折射率和厚度不同，当光波通过时，波长和振幅并不发生变化，仅相位发生变化，但这种相位差人眼无法观察。这就需要通过一些化学或者生物手段来对细胞进行染色或标记，从而使其在显微镜下可见。在过去的几十年里，开发了多种荧光显微成像方式，如宽场、共聚焦、全内反射荧光、双/多光子和光片荧光显微镜技术，它们被作为探测非常微弱的信号和揭示固定或活细胞的三维结构和功能特性的强大工具，具有很高的特异性。在这些技术中，附着在特定分子结构上的荧光标记物被短波长激光激发后辐射出长波长荧光，从而可对原本透明的生物样本进行成像。进入21世纪以来，超分辨荧光显微技术突破了衍射极限,将成像分辨率提升至几十纳米，为亚细胞尺度的研究提供了技术手段。目前的超分辨荧光显微成像方...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，采集不同照角度下的轴向离焦强度堆栈；步骤2：计算不同入射光照下的三维对数强度谱，并对每个对数强度谱进行三维半空间傅里叶滤波，获得不同入射光照下包含复相位函数实部和虚部的三维散射场，在傅里叶空间合成所有单边带三维散射场，实现非干涉合成孔径，得到样品三维散射势频谱的初步估计；步骤3：对初步估计的频谱进行基于LED离散采样、照明部分相干和修正因子的三维反卷积；步骤4：采用非负约束和全变分正则化相结合的混合迭代约束算法对合成的散射势频谱中缺失锥信息进行计算填充；步骤5：对填充后的的三维散射势频谱进行三维傅里叶逆变换，恢复样品的三维折射率分布，实现无标记生物样品实现非侵入式三维成像。2.根据权利要求1所述的基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法，其特征在于，利用基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像平台采集不同照角度下的轴向离焦强度堆栈，所述光强传输衍射层析显微成像平台包括包括可编程LED阵列、电动位移台扫描装置，待测样品、显微物镜、成像筒镜和相机，可编程LED阵列的圆心和显微物镜光轴重合，被放置在距离样品设置距离的位置，显微物镜的后焦面与筒镜的前焦面重合，相机的成像平面放置在成像筒镜的后焦面位置，成像时样品被放置在电动位移台上，逐个点亮LED单元，准单色平面波照射待测样品，通过物镜，经过成像筒镜汇聚后落在相机的成像平面上，通过控制电动位移台的轴向扫描，利用相机来记录三维光强堆栈。3.根据权利要求1所述的基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法，其特征在于，步骤2中对不同入射光照下的三维强度堆栈取对数，并进行三维傅里叶变换，得到三维对数强度谱。4.根据权利要求1或3所述的基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法，其特征在于，采用散射势函数O(r)来表征样品的三维结构，将散射势函数O(r)展开成实部和虚部的形式，即O(r)＝a(r)+jφ(r)，其中φ(r)和a(r)对应于散射势O(r)的相位成分和吸收成分；对不同入射光照下的三维强度堆栈I(r)取对数，表示为：式中，φ(r)和a(r)对应于散射势O(r)的相位和吸收，g(r)和g
′
(r)分别为层析成像系统的点扩散函数和对应的受入射光U
in
(r)调制后的点扩散函数，g
′
*
(r)是g
′
(r)的共轭形式；通过计算上式的傅里叶变换，得到对数强度谱函数：式中的式中的和分别对应于三维强度堆栈I(r)、散射势O(r)的吸收成分a(r)和相位成分φ(r)的三维傅里叶变换，H
a
(u)和H
φ
(u)为衍射层析成像系统的吸收和相位传递
函数。5.根据权利要求4所述的基于非干涉合成孔径的光强传输衍射层析显微成像方法，其特征在于，衍射层析成像系统的吸收和相位传递函数分别表示为...
【专利技术属性】
技术研发人员：左超，周顺，李加基，陈钱，孙佳嵩，白治东，周宁，卢林芃，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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