一种基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，通过对待测样品拍摄照明角度等于物镜数值孔径的6到12张光强图，进行迭代重构，最终同时求解出待测样品相位与系统像差，实现对待测样品的实时自适应像差补偿定量相位成像。本发明专利技术能够解决对活细胞进行长时间观测时由于环境温度变化、机械结构不稳定性等原因所导致的焦距漂移问题，对成像过程中所出现的时变像差进行实时校正。过程中所出现的时变像差进行实时校正。过程中所出现的时变像差进行实时校正。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法


[0001]本专利技术属于光学显微成像技术，具体是一种基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法。

技术介绍

[0002]定量相位成像技术(QPI)是一项能够根据拍摄光强对物体相位进行测量的技术，在生物医学领域具有广阔的前景。在过去的十年中，许多定量相位成像技术得到了长足的发展，比如数字全息，光强传输方程，差分相衬，傅里叶叠层成像等。区别于传统荧光成像，定量相位成像在对细胞进行观测时具有无标记，无染色的特点，更适合被应用于对活细胞的实时观测。但是，值得注意的是在长时间使用QPI对活细胞进行测量时，环境变化带来的扰动会对测量结果带来严重影响，其中包括室温的变化，培养液表面起伏，载物台的垂直机械位移等。这些影响因素均会导致成像系统的像差实时发生变化，最终影响到相位成像的质量和准确度。因此，为了保持对活细胞的长时间高质量相位成像，自适应像差校正对于实时定量相位成像不可或缺。
[0003]作为一种常见的方法，自适应光学(AO)被应用于显微成像领域来去除像差影响实现高分辨率成像。基于自适应光学的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1：使用环形LED作为照明光源，对LED亮度进行标定；步骤2：依次点亮6到12颗环形等间距分布的LED，在相机同步触发信号下采集一系列对待测样品不同照明角度的原始光强图；步骤3：对原始光强图进行预处理，包括阈值去噪和图像亮度校正；步骤4：对待测样品频谱初始化；步骤5：使用归一化光强图依次对光瞳函数和样品频谱进行迭代更新，当两次迭代的代价函数差值小于设定阈值时，停止迭代，将当前样品频谱作为最终计算结果。2.根据权利要求1所述的基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，对LED亮度进行标定的具体方法为：将LED调整至设定高度固定，依次点亮6到12颗环形等间距分布的LED，在相机同步触发信号下采集一系列对空白视野下的不同照明角度的图像I
B1
(x,y),I
B2
(x,y),...,I
BN
(x,y)，计算得到每颗LED的亮度归一化系数，具体为：对不同照明角度的图像I
B1
(x,y),I
B2
(x,y),...,I
BN
(x,y)取平均值后进行归一化得到亮度归一化系数α1,α2,...,α
N
。3.根据权利要求1所述的基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，对原始光强图进行预处理的具体方法为：根据相机暗电流噪声的平均值作为阈值，对原始图像进行阈值去噪，将样品原始光强图I1(x,y),I2(x,y),...,I
N
(x,y)分别除以亮度归一化系数。4.根据权利要求1所述的基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，对待测样品频谱初始化的具体方法为：分别对样品归一化光强图I1(x,y),I2(x,y),...,I
N
(x,y)进行傅里叶变换，得到对应频谱S1(u,v),S2(u,v),...,S
N
(u,v)，对频谱分别进行滤波后相加得到初始化样品频谱U0(u,v)，具体为：式中，N为光强图数量，f
n
(u,v)为滤波器。5.根据权利要求4所述的基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，对频谱进行滤波的滤波器为：式中，θ
n
为第n个LED相对于相机像素平面x轴的夹角，(u,v)为频谱坐标系坐标。6.根据权利要求1所述的基于环形照明的自适应像差补偿定量相位成像方法，其特征在于，使用归一化光强图依次对光瞳函数和样品频谱进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：左超，束业峰，孙佳嵩，陈钱，叶燃，范瑶，周宁，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：