基于傅里葉疊層成像技術(shù)的顯微成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2022-02-20 08:52
傅里葉疊層顯微成像技術(shù)是一種新型的、實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)高分辨率圖像的成像技術(shù)。該技術(shù)主要包含結(jié)構(gòu)照明、疊層成像和相位恢復(fù)三個(gè)部分,是指在顯微鏡的成像平臺(tái)下,由不同位置的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)照射樣本經(jīng)過(guò)物鏡成像后再由電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)進(jìn)行低分辨率的圖像采集。其中,CCD采集圖像的過(guò)程中,只保存了樣本的強(qiáng)度圖像,相位圖像丟失。通過(guò)傅里葉疊層成像技術(shù),大量低分辨率圖像在頻域里迭代、更新計(jì)算的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了樣本的大視場(chǎng)、高分辨率強(qiáng)度圖像和相位圖像的重構(gòu)。該文旨在將傅里葉疊層顯微成像技術(shù)中的低分辨率圖像采集過(guò)程和復(fù)振幅信息重構(gòu)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)集成,以簡(jiǎn)單便捷的方式實(shí)現(xiàn)樣本強(qiáng)度圖像和相位圖像的快速重構(gòu)工作。首先,結(jié)合低分辨率圖像所需的采集質(zhì)量與采集效率,對(duì)傅里葉疊層顯微成像裝置中的LED光源陣列進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),主要包括LED光源陣列的硬件電路設(shè)計(jì)、嵌入式程序和上位機(jī)軟件。其中LED顯示通過(guò)WIFI模塊采用TCP/IP協(xié)議由上位機(jī)控制。其次,進(jìn)行傅里葉疊層顯微成像系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。將LED光源陣列、普通光學(xué)顯微鏡和工業(yè)相機(jī)進(jìn)...
【文章來(lái)源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-2兩種采樣模式
-10 0 10 20長(zhǎng)度(mm)-30 -20 -10 0 10 -30-20-10長(zhǎng)度(mm)圖 2-3 陣列仿真對(duì)比均勻采樣模式和非均勻采樣模式下的圖像重構(gòu)效果,采模式進(jìn)行成像。實(shí)驗(yàn)采用顯微鏡拍攝到的松莖橫切細(xì)胞和草作為原始高分辨率的強(qiáng)度圖像和相位圖像,如圖 2-4 中所示。在下均勻采樣模式的圖像重構(gòu)結(jié)果,圖 2-6 為 121 個(gè) LED 在下重構(gòu)結(jié)果。仿真實(shí)驗(yàn)中,仿真的傅里葉疊層顯微成像裝置的典表 2-1 傅里葉疊層顯微成像裝置仿真參數(shù)設(shè)置光波長(zhǎng) CCD 采樣像素 數(shù)值孔徑 LED 陣列與樣本間630nm 2.75μm 0.08 90mm
a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 頻譜信息圖 2-5 121 個(gè) LED 均勻采樣模式下重構(gòu)圖像a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 頻譜信息圖 2-6 121 個(gè) LED 非均勻采樣模式下重構(gòu)圖像主觀上,均勻采樣和非均勻采樣模式下圖像重構(gòu)效果相差并不明顯,為了更加準(zhǔn)確地對(duì)比兩種采樣模式下圖像重構(gòu)效果的區(qū)別,分別統(tǒng)計(jì)了兩種采樣模式下強(qiáng)度圖像和相位圖像的 PSNR 值,如表 2-2 所示。通過(guò)對(duì)比 PSNR 值可知,均勻采樣情況下的振幅信息重構(gòu)效果較非均勻采樣下的重構(gòu)效果相差較多,相位信息的重構(gòu)效果非
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多距離相位恢復(fù)的無(wú)透鏡計(jì)算成像技術(shù)[J]. 劉正君,郭澄,譚久彬. 紅外與激光工程. 2018(10)
[2]基于弧形陣列LED光源旋轉(zhuǎn)照明裝置的傅里葉疊層顯微術(shù)[J]. 林子強(qiáng),馬驍,林錦新,楊佳琪,李仕萍,鐘金鋼. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(07)
[3]選擇型照明傅里葉疊層成像提取粒子尺度(英文)[J]. 李生福,趙宇,陳光華,羅振雄,葉雁. 紅外與激光工程. 2017(11)
[4]一種適用于運(yùn)動(dòng)樣本的FPM成像校正方案[J]. 孟宏宇,段儕杰,曠雅唯,何宏輝,吳劍,馬輝,遲穎,沈宏. 中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2016(10)
[5]傅里葉疊層顯微成像技術(shù):理論、發(fā)展和應(yīng)用[J]. 孫佳嵩,張玉珍,陳錢(qián),左超. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)
[6]從光學(xué)顯微鏡到光學(xué)“顯納鏡”[J]. 李焱,龔旗煌. 物理與工程. 2015(02)
[7]熒光顯微圖像亞細(xì)胞斑點(diǎn)檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 吳堅(jiān),趙挺,譚映軍,李瑩輝,鄭筱祥. 中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]澤尼克多項(xiàng)式校正全息陣列光鑷像差的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉偉偉,任煜軒,高紅芳,孫晴,王自強(qiáng),李銀妹. 物理學(xué)報(bào). 2012(18)
[9]基于視覺(jué)相似性的半色調(diào)圖像評(píng)價(jià)方法[J]. 張寒冰. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2011(10)
[10]光學(xué)微操縱技術(shù)及其在生物學(xué)中的應(yīng)用[J]. 姚保利,雷銘,彭飛,嚴(yán)紹輝. 生物物理學(xué)報(bào). 2009(S1)
博士論文
[1]三維定量相位顯微鏡成像及圖像分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 沈小燕.浙江大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于圖像稀疏表示的傅里葉疊層成像算法研究[D]. 吳遠(yuǎn).燕山大學(xué) 2017
[2]SAR復(fù)雜運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)研究[D]. 孔德峰.燕山大學(xué) 2017
[3]基于稀疏表示的疊層成像算法[D]. 裴立芬.燕山大學(xué) 2017
[4]基于相位恢復(fù)的長(zhǎng)焦距光學(xué)鏡面面形在位檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 廖洋.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3634696
【文章來(lái)源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-2兩種采樣模式
-10 0 10 20長(zhǎng)度(mm)-30 -20 -10 0 10 -30-20-10長(zhǎng)度(mm)圖 2-3 陣列仿真對(duì)比均勻采樣模式和非均勻采樣模式下的圖像重構(gòu)效果,采模式進(jìn)行成像。實(shí)驗(yàn)采用顯微鏡拍攝到的松莖橫切細(xì)胞和草作為原始高分辨率的強(qiáng)度圖像和相位圖像,如圖 2-4 中所示。在下均勻采樣模式的圖像重構(gòu)結(jié)果,圖 2-6 為 121 個(gè) LED 在下重構(gòu)結(jié)果。仿真實(shí)驗(yàn)中,仿真的傅里葉疊層顯微成像裝置的典表 2-1 傅里葉疊層顯微成像裝置仿真參數(shù)設(shè)置光波長(zhǎng) CCD 采樣像素 數(shù)值孔徑 LED 陣列與樣本間630nm 2.75μm 0.08 90mm
a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 頻譜信息圖 2-5 121 個(gè) LED 均勻采樣模式下重構(gòu)圖像a) 振幅信息 b) 相位信息 c) 頻譜信息圖 2-6 121 個(gè) LED 非均勻采樣模式下重構(gòu)圖像主觀上,均勻采樣和非均勻采樣模式下圖像重構(gòu)效果相差并不明顯,為了更加準(zhǔn)確地對(duì)比兩種采樣模式下圖像重構(gòu)效果的區(qū)別,分別統(tǒng)計(jì)了兩種采樣模式下強(qiáng)度圖像和相位圖像的 PSNR 值,如表 2-2 所示。通過(guò)對(duì)比 PSNR 值可知,均勻采樣情況下的振幅信息重構(gòu)效果較非均勻采樣下的重構(gòu)效果相差較多,相位信息的重構(gòu)效果非
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于多距離相位恢復(fù)的無(wú)透鏡計(jì)算成像技術(shù)[J]. 劉正君,郭澄,譚久彬. 紅外與激光工程. 2018(10)
[2]基于弧形陣列LED光源旋轉(zhuǎn)照明裝置的傅里葉疊層顯微術(shù)[J]. 林子強(qiáng),馬驍,林錦新,楊佳琪,李仕萍,鐘金鋼. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(07)
[3]選擇型照明傅里葉疊層成像提取粒子尺度(英文)[J]. 李生福,趙宇,陳光華,羅振雄,葉雁. 紅外與激光工程. 2017(11)
[4]一種適用于運(yùn)動(dòng)樣本的FPM成像校正方案[J]. 孟宏宇,段儕杰,曠雅唯,何宏輝,吳劍,馬輝,遲穎,沈宏. 中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2016(10)
[5]傅里葉疊層顯微成像技術(shù):理論、發(fā)展和應(yīng)用[J]. 孫佳嵩,張玉珍,陳錢(qián),左超. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)
[6]從光學(xué)顯微鏡到光學(xué)“顯納鏡”[J]. 李焱,龔旗煌. 物理與工程. 2015(02)
[7]熒光顯微圖像亞細(xì)胞斑點(diǎn)檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 吳堅(jiān),趙挺,譚映軍,李瑩輝,鄭筱祥. 中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2012(06)
[8]澤尼克多項(xiàng)式校正全息陣列光鑷像差的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉偉偉,任煜軒,高紅芳,孫晴,王自強(qiáng),李銀妹. 物理學(xué)報(bào). 2012(18)
[9]基于視覺(jué)相似性的半色調(diào)圖像評(píng)價(jià)方法[J]. 張寒冰. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2011(10)
[10]光學(xué)微操縱技術(shù)及其在生物學(xué)中的應(yīng)用[J]. 姚保利,雷銘,彭飛,嚴(yán)紹輝. 生物物理學(xué)報(bào). 2009(S1)
博士論文
[1]三維定量相位顯微鏡成像及圖像分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 沈小燕.浙江大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于圖像稀疏表示的傅里葉疊層成像算法研究[D]. 吳遠(yuǎn).燕山大學(xué) 2017
[2]SAR復(fù)雜運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)研究[D]. 孔德峰.燕山大學(xué) 2017
[3]基于稀疏表示的疊層成像算法[D]. 裴立芬.燕山大學(xué) 2017
[4]基于相位恢復(fù)的長(zhǎng)焦距光學(xué)鏡面面形在位檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 廖洋.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3634696
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/shengwushengchang/3634696.html
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