本文關(guān)鍵詞：基于強(qiáng)度傳播方程的生物細(xì)胞定量相位恢復(fù)技術(shù)

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【摘要】：目前,光學(xué)顯微成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)獲得了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,對(duì)于生命體的不同器官,不同組織,不同細(xì)胞或者大分子的觀察和檢測(cè),一般有不同的要求,往往涉及使用到不同的顯微技術(shù)。隨著生命科學(xué)的不斷發(fā)展,其對(duì)光學(xué)顯微成像技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。在傳統(tǒng)顯微成像技術(shù)如基于強(qiáng)度成像的明場(chǎng)顯微技術(shù),暗場(chǎng)顯微技術(shù)以及熒光顯微技術(shù),基于相位調(diào)制的相襯顯微技術(shù)和微分干涉相襯顯微技術(shù)無(wú)法滿足無(wú)色透明生物細(xì)胞定量相位測(cè)量的要求時(shí),國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究并提出了多種能夠?qū)崿F(xiàn)定量相位成像的顯微技術(shù)如基于干涉的定量干涉顯微技術(shù)和數(shù)字全息,基于迭代算法的G-S算法,PIE成像技術(shù)。而相對(duì)于這些方法而言,基于強(qiáng)度傳播方程的定量相位成像技術(shù)(TIE)因其諸多優(yōu)勢(shì)獲得了越來(lái)越多的科研工作者的關(guān)注,使得該方法在近些年得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本文從發(fā)展歷程,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和TIE方程的推導(dǎo)過(guò)程以及傅里葉變換求解方法對(duì)基于強(qiáng)度傳播方程的定量相位成像技術(shù)進(jìn)行了比較詳細(xì)地論述,并重點(diǎn)研究了基于TIE的實(shí)時(shí)定量相位成像方法。傳統(tǒng)TIE成像技術(shù)一般是通過(guò)圖像探測(cè)器z軸掃描的方法采集不同離焦距離的強(qiáng)度圖,該方法不僅實(shí)際操作起來(lái)上比較麻煩而且費(fèi)時(shí),無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)相位成像。針對(duì)傳統(tǒng)TIE成像技術(shù)的不足之處,本文著重研究并提出了兩種基于TIE成像技術(shù)的實(shí)時(shí)定量相位成像技術(shù),即雙目視TIE成像技術(shù)和基于單次曝光的TIE成像技術(shù),這兩種方法可以克服傳統(tǒng)TIE技術(shù)的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)生物活細(xì)胞實(shí)時(shí)相位測(cè)量,擴(kuò)大了TIE相位成像技術(shù)在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。雙目視TIE成像系統(tǒng)通過(guò)在傳統(tǒng)倒置顯微鏡的兩個(gè)目鏡筒上安裝規(guī)格完全相同的兩個(gè)CCD探測(cè)器來(lái)采集過(guò)焦和欠焦強(qiáng)度圖,因?yàn)樵诮箯?qiáng)度圖可以通過(guò)計(jì)算過(guò)焦強(qiáng)度圖和欠焦強(qiáng)度圖的平均值近似得出,所以該方法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)相位成像。雙目視TIE的新穎之處在于巧妙地結(jié)合了傳統(tǒng)倒置顯微鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),然后通過(guò)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)TIE相位成像。本文通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明了該方法的可行性和精確性�；趩未纹毓獾膶�(shí)時(shí)定量TIE成像技術(shù)主要在倒置顯微鏡的C口處搭建4f系統(tǒng),然后通過(guò)編碼相位掩膜板加載到空間光調(diào)制器(SLM)上實(shí)現(xiàn)光束分光和調(diào)焦,實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)CCD芯片上實(shí)時(shí)采集三幅強(qiáng)度圖,該方法具有更加的靈活性,且更精確地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)TIE相位成像技術(shù)。本文所提出的基于TIE技術(shù)的實(shí)時(shí)相位成像方法可以擴(kuò)展TIE成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)活細(xì)胞動(dòng)態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定量相位測(cè)量提供了更加有效和靈活的方法。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q-336

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