一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统及其方法，采用电控变焦透镜作为一种快速的轴向扫描装置，通过4f系统所具有的远心光路结构保证轴向扫描采集图像的垂轴放大率恒定，将采集到的一系列部分离焦图像通过图像融合算法合成一张全聚焦图像。本发明专利技术可避免传统方法中采集部分离焦图像时引入的机械移动，大大提高了系统的采集速度和准确度。此外，本发明专利技术有望将传统的大景深显微成像系统的应用范围由静止缓变物体扩展到高速动态物体，在生物医学等领域具有及广的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统及方法


[0001]本专利技术属于光学显微成像技术，特别是一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统及方法。

技术介绍

[0002]景深拓展是光学显微
的重要课题，特别是在生物医学显微观测领域，实际的样本切片一般都具有一定厚度，在观察过程若存在景深受限问题，将导致成像系统所获得的图像局部区域不清晰，从而影响到最终的观察结果。目前针对光学显微系统景深扩展的方法研究已十分深入，具体包括光学切趾术、波前编码技术和无衍射光技术等。然而它们目前仍存在成像分辨率受抑制、景深拓展范围有限或操作复杂度较高的问题。
[0003]不同于直接改变光路结构或成像原理拓展景深的方法，全聚焦景深融合技术从图像处理算法上提供了新的思路。早期全聚焦图像融合方法主要有差分法、加权平均法和高通滤波法等。这些方法仅在单一层面上对图像进行融合，可能导致最终图片对比度的下降或噪声水平增加等结果。随着计算机视觉领域的不断进步和各类光学系统的广泛应用，更多的全聚焦图像融合方法被提出。目前常应用于生物医学成像领域的全聚焦图像融合技术通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统，其特征在于，包括显微成像系统(1)以及包含可变焦透镜的4f系统(2)，所述显微系统(1)包括集光镜(3)、聚光镜孔径光阑(4)、聚光镜(5)、显微物镜(7)、反射镜(8)与镜筒透镜(9)，照明光通过集光镜(3)汇聚到聚光镜孔径光阑(4)，通过聚光镜孔径光阑(4)发散后聚集到聚光镜(5)后照射到待测样品(6)上，透过待测样品(6)的光被显微物镜(7)接收，经过反射镜(8)反射经过镜筒透镜(9)放大成像在4f系统的像面(10)，所述包含可变焦透镜的4f系统(2)包括同光轴设置的第一透镜L1(11)、第二透镜L2(13)、电控变焦透镜组(12)以及CCD相机(14)，所述电控变焦透镜组(12)位于第一透镜L1(11)和第二透镜L2(13)的中间位置，距离第一透镜L1(11)为f1，距离第二透镜L2(13)为f2，显微图像平面(10)距离第一透镜L1(11)大小为f1，第二透镜L2(13)距离CCD相机(14)成像面端口的距离为f2。2.根据权利要求1所述的基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统，其特征在于，所述电控变焦透镜组(12)包括电控变焦透镜(16)与补偿镜(15)，二者紧贴在一起，间距为d，利用可编程电流源电流(17)控制电流驱动电控变焦透镜(16)，并产生触发脉冲使电控变焦透镜(16)与CCD相机同步。3.根据权利要求1所述的基于可变焦透镜的快速大景深显微成像系统，其特征在于，电控变焦透镜组(12)的焦距为：式中，f
ETL
为变焦透镜(16)的焦距，f
OL
为补偿镜(15)的焦距，d为两透镜的间距。4.一种基于可变焦透镜的快速大景深显微成像方法，其特征在于，具体步骤为：第一步：采用可编程电流源(17)编程控制成像系统的焦距连续变化，CCD相机(14)同步采集多张不同离焦量下的部分离焦图像；第二步：根据捕获的图像计算焦点度量张量；第三步：计算各图像的聚焦评价函数，舍弃聚焦评价函数值小于阈值的对焦模糊图像实现自动对焦；第四步：选取位置(x,y)在不同帧下像素点的焦点度量函数F(k)，计算其在不同帧下的附加噪声信号N(k)，并以峰值信噪比PSNR作为像素点的选择性测度；第五步：构建高通滤波器计算(x,y)处各帧像素值对应的权重ω(k)；第六步：依据权重对各像素进行加权融合，得到融合后(x,y)位置的像素值I(x,y)；第七步：遍历各个位置，执行第四步至第六步的操...

【专利技术属性】
技术研发人员：左超，汤涵词，陈钱，孙佳嵩，张润南，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：