多模态超分辨定量相位显微成像方法技术

本发明专利技术公开了一种多模态超分辨定量相位显微成像方法。本发明专利技术采用可编程LED阵列作为照明光源，使用低数值孔径的物镜，获取多种模态下的采集光强图堆栈，并利用计算出的光强图作为强度约束，进行多次迭代更新，从而实现超分辨定量相位显微成像。本发明专利技术借助低数值孔径物镜和可编程LED阵列，降低了对成像系统的高相干照明要求，并利用迭代重构思想完成相位恢复，从而实现了超分辨定量相位显微成像，具有高分辨率、高信噪比、大视场的优点。大视场的优点。大视场的优点。

【技术实现步骤摘要】
多模态超分辨定量相位显微成像方法


[0001]本专利技术属于光学显微测量、成像技术，具体为一种多模态超分辨定量相位显微成像方法。

技术介绍

[0002]多模态显微镜是近年来新兴的打破各模态常规显微镜硬件限制的解决方法。借助可编程LED阵列，多模态显微镜解决了各种成像模式的光学结构各异难以集成成像的问题，无需在光路中添加环形光阑等特殊的光学附件，就能在单台设备中实现明场成像、暗场成像、差分相衬等多种成像模式的集成成像，“左超,陈钱,孙佳嵩等.基于可编程LED阵列照明的多模式显微成像方法[P].江苏省：CN105158887B,2017
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22”“张佳琳,左超,孙佳嵩等.基于LED阵列的多模式显微成像系统及其方法[P].江苏省：CN104765138B,2017
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29.”。同时保证了多模态成像的光路稳定简单，成本大大降低，且改变成像光的颜色即可灵活实现光学染色，可实现的成像类型更加灵活丰富。
[0003]更高的分辨率一直是显微成像领域所追求的目标，但在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态超分辨定量相位显微成像方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：使用可编程LED阵列作为照明光源，在不同离焦距离下，采集多种模态下的原始光强图，建立明场离焦光强图堆栈和暗场离焦光强图堆栈；步骤二：利用聚焦距离下的明场光强图，初始化聚焦面复振幅分布和对应的频率域的高分辨率复振幅分布；步骤三：根据相干模式分解理论解照明复用，计算出不同照明角度与不同离焦距离下的复振幅；步骤四：在同一离焦距离下，叠加互不相干的点的相应照明角度下的强度叠加，得到该离焦距离下明场光强叠加图和暗场光强叠加图，从而得到明场离焦光强图堆栈和暗场离焦光强图堆栈，并与拍摄的光强图堆栈比较，约束更新不同角度与不同离焦距离下的复振幅；步骤五：基于部分相干照明下的相干模式分解理论，将更新的复振幅取傅里叶变换后乘以孔径函数求得新的子孔径频谱，合成获得高分辨率的傅里叶频域；步骤六：对傅里叶频谱取逆傅里叶变换再取模的平方，获得重构的高分辨率光强图；步骤七：重复步骤三到六，每次迭代中更新整个目标函数，完成指定迭代次数后，获得高分辨率的重构光强图。2.根据权利要求1所述的多模态超分辨定量相位显微成像方法，其特征在于，步骤一的实现过程如下：将LED面阵(1)、样品(2)、显微物镜(3)、筒镜(4)以及相机(5)依次置于同一轴线上；其中，样品(2)放置于显微物镜(3)的前焦面上，筒镜(4)置于显微物镜(3)的后方，显微物镜(3)到筒镜(4)的距离为二者机械焦距之和，相机(5)位于筒镜(4)的后焦面上；点亮LED面板明场成像图案对应的所有灯珠1～j，在不同的离焦距离上拍摄一组明场离焦光强图堆栈其中I
cap
表示通过捕获到的光强图，b表示明场成像时LED照明角度，z表示离焦光强图序号，当z＝0时，对应聚焦光强图，当z>0时对应正向离焦光强图，一共采集z
num
+1幅光强图，每组采集的离焦距离步长为z
step
；点亮LED面板暗场成像图案对应的所有灯珠j+1～N，N为LED面板的灯珠总数，在不同的离焦距离上拍摄一组暗场离焦光强图堆栈其中d表示暗场成像LED照明角度。3.根据权利要求1所述的多模态超分辨定量相位显微成像方法，其特征在于，利用聚焦距离下的明场光强图，初始化聚焦面复振幅分布和对应的频率域的高分辨率复振幅分布的具体步骤为：对获得的明场照明模式下的采集聚焦光强图进行上采样，得到初始化光强图I
h
；由光强图确定样品的初始复振幅分布U
h
，同时得到对应频率域的高分辨率频谱复振幅分布F
h
：F
h
＝F{U
h
}其中，F{
·
}表示对括号内取傅里叶变换。4.根据权利要求1所述的多模态超分辨定量相位显微成像方法，其特征在于，步骤三根据相干模式分解理论解照明复用，计算出不同照明角度与不同离焦距离下的复振幅的具体步骤为：
根据相干模式分解理论，将获得的高分辨率频谱复振幅分布F

【专利技术属性】
技术研发人员：熊婷香，左超，陈钱，孙佳嵩，卢林芃，李加基，束业峰，周杰，张雨，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：