基于Cortex-M3的结构光照明显微图像重建系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Cortex

【技术实现步骤摘要】
基于Cortex
‑
M3的结构光照明显微图像重建系统


[0001]本专利技术属于数字集成电路
，具体涉及一种基于Cortex
‑
M3的结构光照明显微图像重建系统。

技术介绍

[0002]在现有的超分辨光学成像技术中，SIM(结构光照明显微镜)具有最快的成像速度和较低的激发光功率密度，并且与传统的荧光分子兼容，因而在活体细胞生物学领域中备受青睐，但目前仍有一些因素限制了SIM在活体细胞生物学领域的应用。一方面，可以实现超分辨显微成像的SIM产品由于其昂贵的价格和复杂的维护限制了这些产品的进一步推广；另一方面为了观察精细的、动态发生的生命活动过程，需要进行实时的超分辨显微成像，然而，近来层出不穷的算法不能做到速度、图像质量和资源占用的平衡。

技术实现思路

[0003]为了解决相关技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0004]本专利技术提供一种基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统，所述系统的内核为Cortex
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M3内核，所述系统包括：
[0005]图像获取模块，用于根据上位机的命令从CXP相机处获取采集的图像数据，并将所述图像数据缓存至挂载在所述图像获取模块上的DDR中，通过DMA读取DDR中存储的图像数据并发送至数据生成模块；
[0006]所述数据生成模块，用于根据每张图像的图像数据、n个预设方向参数和m个预设相位参数，生成n*m张不同方向且不同相位的图像的图像数据，并将n*m张图像的图像数据对应发送至p个图像数据处理模块；n、m和p均为大于或等于2的整数；
[0007]每个图像数据处理模块，用于对q张图像的图像数据进行并行处理，得到所述q张图像对应的q种频率分量，并将所述q种频率分量发送至图像重建模块；所述q张图像属于同一方向；p与q的乘积为n*m；
[0008]所述图像重建模块，用于对所述p个图像数据处理模块发送过来的共n*m种频率分量进行频谱叠加，得到一张重建图像。
[0009]在一些实施例中，每个图像数据处理模块包括：
[0010]与所述q张图像一一对应的q个频率估计子模块，每个频率估计子模块用于根据对应的一张图像的图像数据通过自相关迭代估计出照明频率；
[0011]频率筛选子模块，用于从估计出的与所述q张图像一一对应的q个照明频率中，筛选出最优照明频率；
[0012]与所述q张图像一一对应的q个相位估计子模块，每个相位估计子模块用于根据对应的一张图像的图像数据的相位和方向，以及所述最优照明频率，通过自相关迭代估计出照明相位；
[0013]相位筛选子模块，用于从估计出的与所述q张图像一一对应的q个照明相位中，筛选出最优照明频率；
[0014]频率分量生成子模块，用于根据所述q张图像的图像数据、所述最优照明频率和所述最优照明相位，生成所述q张图像一一对应的q种频率分量。
[0015]在一些实施例中，所述图像获取模块包括：
[0016]具有x个SPF接口的图像采集传输模块，用于根据上位机的命令从CXP相机处获取采集的n张图像的图像数据，并将所述图像数据通过所述x个SPF接口传输至具有光纤接收模块的图像采集模块；x为正整数；
[0017]具有光纤接收模块的所述图像采集模块，用于通过所述光线接收模块接收串行的所述图像数据，并将所述图像数据转换成并行数据后，通过x路数据复接后写入挂载至所述图像采集模块上的DDR，通过DMA读取DDR中存储的图像数据并发送至所述数据生成模块。
[0018]在一些实施例中，所述图像采集传输模块包括：
[0019]通信模块，用于接收所述上位机发送的控制命令，并将所述控制命令发送至控制模块，以及接收所述控制模块返回的数据，并将所述数据发送至所述上位机；
[0020]所述控制模块，用于根据所述控制命令控制CXP上行模块或CXP下行模块与所述CXP相机进行通信，以及从所述CXP下行模块处接收所述数据，并将所述数据发送至所述通信模块；
[0021]所述CXP上行模块，用于根据所述控制模块的控制与所述CXP相机进行通信；
[0022]所述CXP下行模块，用于根据所述控制模块的控制与所述CXP相机进行通信，并接收所述CXP相机发送的所述数据，并根据所述数据的类型把所述数据发送至所述控制模块或所述图像采集模块。
[0023]在一些实施例中，所述数据的类型包括：图像数据；
[0024]所述控制模块，还用于当所述控制命令为图像采集传输命令时，控制所述CXP下行模块与所述CXP相机建立下行链路，并控制所述CXP下行模块接收所述CXP相机发送的所述图像数据，以及从所述CXP下行模块处接收所述图像数据，将所述图像数据发送至所述通信模块；
[0025]所述CXP下行模块，还用于接收所述CXP相机发送的所述图像数据，并将所述图像数据发送至所述控制模块，以及将所述图像数据经过多路复接、打包后通过所述x个SPF接口发送给所述图像采集模块；
[0026]所述通信模块，还用于将所述图像数据发送至所述上位机。
[0027]在一些实施例中，所述数据的类型包括：相机状态数据；所述相机状态数据表征所述CXP相机的触发模式、帧率、曝光时间、增益、ROI和图像格式中的至少一种；
[0028]所述CXP下行模块，还用于接收所述CXP相机发送的所述相机状态数据，并将所述图像数据发送至所述控制模块；
[0029]所述控制模块，还用于将所述相机状态数据发送至所述通信模块；
[0030]所述通信模块，还用于将所述相机状态数据发送至所述上位机。
[0031]在一些实施例中，所述控制模块，还用于获取所述CXP下行模块和所述CXP上行模块中的至少一个模块的传输状态数据，将所述传输状态数据发送至所述通信模块；所述传输状态数据表征传输性能和稳定性；
[0032]所述通信模块，还用于将所述传输状态数据发送至所述上位机。
[0033]在一些实施例中，所述通信模块，还用于当所述控制命令为图像采集命令或相机参数控制命令时，控制所述CXP上行模块与所述CXP相机建立上行链路，通过所述上行链路将所述图像采集命令或所述相机参数控制命令发送至所述CXP相机；所述图像采集命令用于触发所述CXP相机进行图像数据的采集；所述相机参数控制命令用于调整所述CXP相机的触发模式、帧率、曝光时间、增益、ROI和图像格式中的至少一种。
[0034]在一些实施例中，所述图像采集模块为PCIe 3.0图像采集卡。
[0035]在一些实施例中，n和p均为2，m和q均为3。
[0036]本专利技术具有如下有益技术效果：
[0037]本专利技术系统搭载Cortex
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M3内核+重建算法硬件模块(数据生成模块、图像数据处理模块和图像重建模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统，其特征在于，所述系统的内核为Cortex
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M3内核，所述系统包括：图像获取模块，用于根据上位机的命令从CXP相机处获取采集的图像数据，并将所述图像数据缓存至挂载在所述图像获取模块上的DDR中，通过DMA读取DDR中存储的图像数据并发送至数据生成模块；所述数据生成模块，用于根据每张图像的图像数据、n个预设方向参数和m个预设相位参数，生成n*m张不同方向且不同相位的图像的图像数据，并将n*m张图像的图像数据对应发送至p个图像数据处理模块；n、m和p均为大于或等于2的整数；每个图像数据处理模块，用于对q张图像的图像数据进行并行处理，得到所述q张图像对应的q种频率分量，并将所述q种频率分量发送至图像重建模块；所述q张图像属于同一方向；p与q的乘积为n*m；所述图像重建模块，用于对所述p个图像数据处理模块发送过来的共n*m种频率分量进行频谱叠加，得到一张重建图像。2.根据权利要求1所述的基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统，其特征在于，每个图像数据处理模块包括：与所述q张图像一一对应的q个频率估计子模块，每个频率估计子模块用于根据对应的一张图像的图像数据通过自相关迭代估计出照明频率；频率筛选子模块，用于从估计出的与所述q张图像一一对应的q个照明频率中，筛选出最优照明频率；与所述q张图像一一对应的q个相位估计子模块，每个相位估计子模块用于根据对应的一张图像的图像数据的相位和方向，以及所述最优照明频率，通过自相关迭代估计出照明相位；相位筛选子模块，用于从估计出的与所述q张图像一一对应的q个照明相位中，筛选出最优照明频率；频率分量生成子模块，用于根据所述q张图像的图像数据、所述最优照明频率和所述最优照明相位，生成所述q张图像一一对应的q种频率分量。3.根据权利要求1所述的基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统，其特征在于，所述图像获取模块包括：具有x个SPF接口的图像采集传输模块，用于根据上位机的命令从CXP相机处获取采集的n张图像的图像数据，并将所述图像数据通过所述x个SPF接口传输至具有光纤接收模块的图像采集模块；x为正整数；具有光纤接收模块的所述图像采集模块，用于通过所述光线接收模块接收串行的所述图像数据，并将所述图像数据转换成并行数据后，通过x路数据复接后写入挂载至所述图像采集模块上的DDR，通过DMA读取DDR中存储的图像数据并发送至所述数据生成模块。4.根据权利要求3所述的基于Cortex
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M3的结构光照明显微图像重建系统，其特征在于，所述图像采集传输模块包括：通信模块，用于接收所述上位机发送的控制命令，并将所述控制命令发送至控制模块，以及接收所述控制模块返回的数据，并将所述数据发送至所述上位机；所述控制模块，用于根据所述控制命令控制CXP上行模块或CXP下行模块与所述CXP相
机进行通...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚禹宏，娄利飞，张野，朱家鑫，兰军，
申请(专利权)人：西安电子科技大学芜湖研究院，
类型：发明
国别省市：