【技术实现步骤摘要】
在第一方面，本专利技术涉及一种用于光场显微术的方法。在第二方面，本专利技术涉及一种根据权利要求31的前序部分所述的用于光场显微术的设备。
技术介绍
1、按类属的用于光场显微术的设备至少包含以下部件：光源，其用于发出激发光；照明光路，其用于将激发光引导到试样上或试样内；二维空间分辨式探测器，其用于检测从试样射出的光；至少具有显微镜物镜和多透镜阵列的探测光路，其用于将从试样射出的光成像到探测器上；以及控制和评估单元，其用于驱控光源和探测器以及用于评估从探测器获得的测量数据。控制和评估单元被设立成用于驱控光源和探测器用来记录试样的至少一个图像数据集。
2、在生物医学研究中，对器官、组织和生物体中的过程的研究越来越多。为了进行快速图像记录，越来越多地使用到光场显微术(lfm)。光场显微术具有的优势在于，根据通常在几分之一秒的时间内完成的唯一的相机记录，可以重建具有几十到几百个断面图像/z平面的体积。所观测的体积在z方向上的可能的延展范围在此很大程度上与所使用的显微镜物镜有关并且尤其是与其数值孔径有关。
3、在光场显微术方面可能有多种设计方案。在所谓的空间域光场显微术中，在探测光路中的与物平面共轭的平面内布置有多透镜阵列(mla)。然后，在其与显微镜物镜的后焦平面(bfp，back focal plane)光学共轭的后焦平面中，使用相机传感器进行探测。
4、针对显微术的更直观的措施是所谓的傅立叶光场显微术，在其中，多透镜阵列(mla)被布置在与物镜的光瞳平面共轭的平面中。再次地在多透镜阵列的后焦平面(b
5、在本申请中，使用了点分布函数这一术语。该点分布函数指的是平行的射束被透镜(例如多透镜阵列的透镜)转换后的光的强度分布。该函数的常用术语也被称为点扩散函数、点成像函数或英文术语point-spread-function(psf)。
6、为了根据原始数据重建结构体积信息有各种算法可供使用。
7、在第一种算法中，首先从相机图像将所有子图像数据分离成图像堆栈，其中，该堆栈的每个子图像都对应于朝试样的一个观察方向。为了计算某个轴向的试样平面的图像内容，该堆栈中的每个子图像现在都移动了针对所选的轴向平面而言所期望的视差移动。然后，将以这种方式产生的堆栈相加成z平面的一个图像。为了获得三维图像(其也被称为3d堆栈)，然后针对另外的轴向的试样平面重复此方法，并然后将这些各个z平面的图像组成一个三维图像。
8、这种也被称为移动求和法(shift&sum-verfahren，s&s)的方法的缺点是，尤其是在试样密集的情况下细节信息可能会被背景信号严重覆盖。
9、在类似的方法中，图像堆栈的子图像分别以与在移动求和法中相同的方式移动了针对所选的轴向平面而言所期望的视差移动。但随后，以这种方式产生的堆栈的图像并不像移动求和法那样针对z平面进行相加，而是相乘。这种被称为移动求积法(shift&multiply-verfahren)的方法对于在试样体积中具有相对较少发射体的试样来说同样提供了很好的结果。
10、借助移动求和法或移动求积法获得的试样的三维图像必要时可以通过如下方式被更进一步改进，即，执行对多透镜阵列的整个点分布函数(psf)的反卷积。多透镜阵列的整个点分布函数(psf)由多透镜阵列的各个透镜的点分布函数组成。
11、用于重建试样的三维图像的另一类重要的方法基于对成像函数的观察，该成像函数描述了成像光学系统(此处为：光场显微术)的效果，并且该成像函数将所搜索的辐射发射体的空间上(即三维)的分布转化为可观测的图像。现在的评估任务在于，找到该图像函数的反函数，以便从所观测到的图像数据中获得辐射发射体的所搜索的空间分布。该方法尤其包括反卷积法。在迭代的反卷积方法中，例如通过使用理查德森-露西迭代方案(richardson-lucy-iterationsschemas)，使得反图像函数并不直接获知，而是迭代搜索在应用成像函数的情况下最适合所观测的图像数据的辐射发射体的分布。
12、另外的措施使用了联合反卷积方案(jdcv)。为此同样需要了解关于每个微透镜的例如形式为点分布函数(psf)的图像函数，并且计算时间明显长于例如在使用移动求和法时的计算时间。对此，人们将获得对比度明显更高的图像。
13、此外，在重建方法中可以使用所谓的维纳反卷积法(wiener-deconvolution)，以便减少在空间频率较高时的噪声。
14、按类属的用于图像重建的方法和设备在vol.27,no.18/2september 2019/opticsexpress 25573(光学快报25573，2019年9月2日/第27卷第18期)中被描述。
15、在用于根据所测得的图像数据集重建三维图像的方法中存在困难的是，在某些试样条件下，重建的对象中可能会出现伪影。
16、例如，具有较低的空间频率的后景信号，尤其是均匀后景信号可能会造成问题。这种后景信号例如可能来自试样本身，例如，其形式为组织的自发荧光和/或其中嵌入有待检查的试样的嵌入介质的自发荧光。此外，某些测量架构也可能会易于提供较高的后景信号。
17、此外，图像数据中的强烈的亮度梯度也会给重建方法带来困难。于是，利用所使用的光场组件无法明确采集到的结构也会导致重建方法提供了伪影。对此的示例尤其是，由于光场组件中的光学传递函数中缺少某些空间频率范围而造成图像数据模糊不清。例如可能存在某些状况，在其中，针对空心球的图像数据与针对实心球获得的图像数据并无不同。
18、此外，位于重建的体积之外的试样结构例如由于从这些位于外部的结构射到重建的体积的区域上的散射光也可能导致伪影。
19、显然，在存在多个所给出的条件的状况下也会出现问题。
20、尤其是在x、y和z方向上的陡峭的强度边缘处的下冲和上冲现象被视为伪影。这种现象也被称为“振铃”。于是，在聚焦区域中也会发现明亮结构分裂。最后，观测到的伪影是其由于被成像的对象的在该对象中实际上位于可能被有限重建的体积之外的结构所造成。
技术实现思路
1、被认为是本专利技术的任务的是，说明一种用于光场显微术的方法和设备，利用它们来改善重建分别表示所检查的试样的三维对象。
2、该任务通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求31的特征的设备来解决。
3、在根据本专利技术的用于光场显微术的方法中执行以下方法步骤：
4、a)利用光场组件测量试样的图像数据集；
5、b)从该图像数据集产生至少一个子数据集；
6、c)根据步骤b)中产生的子数据集重建三维本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于光场显微术的方法，其中，执行以下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
7.根据权利要求6所述的方法，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，
17.根据权利要求16所述的方法，
18.根据权利要求16或17所述的方法，
...【技术特征摘要】
1.用于光场显微术的方法，其中，执行以下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
7.根据权利要求6所述的方法，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，
16.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·施泰纳特，佑海尼·诺维卡乌，丹尼尔·施韦特，托马斯·埃格洛夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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