【摘要】：傅里葉疊層顯微成像作為一種新型超分辨顯微成像技術(shù),巧妙的結(jié)合了計(jì)算光學(xué)和傳統(tǒng)光學(xué)的特點(diǎn),在僅改變光源結(jié)構(gòu)的條件下,顯著提升了傳統(tǒng)顯微系統(tǒng)的成像分辨能力,為實(shí)驗(yàn)研究以及臨床醫(yī)學(xué)提供了一種新的成像手段。由于現(xiàn)有成像系統(tǒng)均受限于其光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑,所以很難做到大視場(chǎng)與高分辨率兼?zhèn)涞某上�。而傅里葉疊層顯微成像技術(shù)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題,其通過(guò)不同角度的平面波光源照射,利用傅里葉變換平移定理,將觀(guān)測(cè)樣本的高頻信息移入顯微物鏡孔徑中,從而獲取了一組包含更多樣本頻率信息的低分辨率圖像。最后利用相位恢復(fù)中常用的最優(yōu)化迭代算法,在頻域空間對(duì)高分辨率復(fù)振幅分布進(jìn)行迭代重構(gòu),將包含更多頻率信息的大視場(chǎng)高分辨率光強(qiáng)信息和相位信息重構(gòu)出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,圖像的重構(gòu)質(zhì)量往往受限于光學(xué)系統(tǒng)的像差及其他系統(tǒng)誤差,例如光源位置誤差、離焦誤差等。本文采用了一系列誤差校正算法提升重構(gòu)質(zhì)量:(1)利用模擬退火搜索法以正確的約束搜索光源的位置誤差,并在重構(gòu)算法中進(jìn)行校正。(2)利用離焦光瞳函數(shù)對(duì)離焦誤差進(jìn)行校正,并結(jié)合黃金分割搜索和恰當(dāng)?shù)木劢乖u(píng)價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。(3)利用信息復(fù)用理論,通過(guò)額外獲取三幅樣本的明場(chǎng)圖像來(lái)校正波長(zhǎng)復(fù)用成像方法中各波長(zhǎng)重構(gòu)圖像的均值誤差。本文對(duì)提出的方法分別進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文在理論分析基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn),分析了傅里葉疊層顯微成像系統(tǒng)中影響成像質(zhì)量的原因,并通過(guò)在算法上進(jìn)行改進(jìn),有效地改善了系統(tǒng)成像質(zhì)量,提升了系統(tǒng)在實(shí)際成像過(guò)程中的穩(wěn)定性、精確性。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)該技術(shù)的實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化具有一定的探索和帶動(dòng)作用。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文邐傅里葉疊層顯微成像系統(tǒng)誤差校正算法研究逡逑１緒論逡逑１．１課題意義逡逑隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)顯微成像系統(tǒng)的需求與日俱增，現(xiàn)有的傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡逐漸不能滿(mǎn)逡逑足醫(yī)學(xué)觀(guān)測(cè)的需求。同時(shí)，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡受限于其光學(xué)透鏡加工工藝，具有大視場(chǎng)的逡逑低倍顯微物鏡通常數(shù)值孔徑小、分辨率低，而具有高分辨率的高倍顯微物鏡通常數(shù)值孔逡逑徑大、視場(chǎng)小，所以很難做到大視場(chǎng)與高分辨率兼?zhèn)涞某上�。市�?chǎng)上常規(guī)光學(xué)顯微鏡系逡逑統(tǒng)主要采用高倍物鏡和精密的電動(dòng)位移平臺(tái)進(jìn)行全切片掃描，再通過(guò)軟件算法將一系列逡逑相鄰視場(chǎng)的圖像進(jìn)行拼接，從而得到病理切片全視場(chǎng)下的高分辨率圖像。然而該方法需逡逑要顯微鏡加裝高度復(fù)雜的全電動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)，這也是目前市場(chǎng)上精密顯微成像系統(tǒng)價(jià)格非逡逑常昂貴的主要因素之一。同時(shí)現(xiàn)有的新型顯微成像技術(shù)，例如數(shù)字全息顯微成像、共聚逡逑焦顯微成像等，系統(tǒng)均比較復(fù)雜，而且對(duì)光源相干性，環(huán)境穩(wěn)定性等有較高要求ｕ’２］。逡逑

．邋ｌｅｄｗ：＾邋＾ｊｍｍ逡逑圖１．２傅里葉疊層顯微成像系統(tǒng)原理圖逡逑如圖１．２，在傅里葉疊層成像的系統(tǒng)中，樣本在不同角度的平面波照明下的光強(qiáng)信逡逑息通過(guò)顯微物鏡成像在成像芯片上，一系列樣本的低分辨率光強(qiáng)信息被成像器件記錄下逡逑來(lái)，在不同角度的平面波照明下，物鏡后焦面上物體的頻譜被平移到對(duì)應(yīng)的不同位置上。逡逑因此，一些本來(lái)超出物鏡數(shù)值孔徑的頻率成分被平移到物鏡數(shù)值孔徑以?xún)?nèi)，并被成像器逡逑件采集到。換句話(huà)說(shuō)，不同角度的入射光對(duì)應(yīng)在頻譜不同位置上的光瞳函數(shù)（子孔徑）。逡逑在圖像重構(gòu)過(guò)程中，通過(guò)不同位置子孔徑的頻譜在頻域上形成疊層，之后再利用相機(jī)拍逡逑攝到的一系列低分辨率圖像在頻域里進(jìn)行迭代，依次更新對(duì)應(yīng)的子孔徑里的頻譜信息，，逡逑子孔徑與子孔徑的交疊擴(kuò)展了頻域帶寬并恢復(fù)出超過(guò)物鏡空間分辨率限制的高頻信息逡逑（合成孔徑），最終同時(shí)重構(gòu)出物體的大視場(chǎng)高分辨率光強(qiáng)和相位信息（相位恢復(fù)）。這樣逡逑就實(shí)現(xiàn)了使用一個(gè)低數(shù)值孔徑、低放大率物鏡
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2635131