本文關(guān)鍵詞：基于微透鏡陣列的光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)研究

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【摘要】：醫(yī)學(xué)和生物研究中顯微鏡是必不可少的儀器,目前已有的顯微成像系統(tǒng)觀測(cè)手段單一,只能觀看生物體的細(xì)胞切片,并不能觀察到物體的立體結(jié)構(gòu)且系統(tǒng)景深都比較小。在觀察較厚樣本時(shí)需要翻動(dòng)樣本,容易破壞樣本的結(jié)構(gòu),且只能獲取單幅2D圖像,在一些領(lǐng)域,已經(jīng)不能滿足科研及應(yīng)用需求。本文以微透鏡陣列為核心器件,將光場(chǎng)理論及光譜分光系統(tǒng)的色散理論有機(jī)結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng),該系統(tǒng)可通過(guò)一次曝光直接獲取目標(biāo)的多角度觀測(cè)信息(光場(chǎng)信息)以及光譜信息。系統(tǒng)在前置顯微物鏡的一次像面處安裝微透鏡陣列。微透鏡陣列憑借結(jié)構(gòu)緊湊、多通道同時(shí)成像的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)顯微物鏡相結(jié)合構(gòu)成光場(chǎng)顯微鏡時(shí)可獲得物體不同景深及不同視場(chǎng)角信息。每個(gè)小透鏡對(duì)樣本不同部分成像,探測(cè)器上記錄了包含視差的子圖像陣列,再經(jīng)后期重構(gòu)算法對(duì)探測(cè)器上記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可重構(gòu)出較高分辨率圖像�？紤]到微小物質(zhì)成分的鑒別,將光場(chǎng)顯微成像系統(tǒng)與光譜分光系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng),有效利用像面的空白處對(duì)各子鏡所成像進(jìn)行色散。物體經(jīng)微透鏡陣列成像后再經(jīng)分光系統(tǒng)時(shí),不同波長(zhǎng)的光在像面的空白處按照分光原理以不同角度色散到不同位置,與傳統(tǒng)成像光譜儀不同的是,光場(chǎng)顯微成像光譜儀探測(cè)器上同時(shí)記錄了物體的光場(chǎng)和光譜五維譜場(chǎng)信息。本文根據(jù)光場(chǎng)及光譜色散理論,對(duì)五維譜場(chǎng)信息進(jìn)行了理論推導(dǎo),并通過(guò)Zemax對(duì)光場(chǎng)顯微鏡以及光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,并且對(duì)其中各環(huán)節(jié)的匹配關(guān)系及誤差對(duì)成像效果的影響進(jìn)行了分析。此外,對(duì)光場(chǎng)信息的后期重構(gòu)算法進(jìn)行了改進(jìn),在原算法的基礎(chǔ)上與高斯濾波和插值算法相結(jié)合,重構(gòu)得到了較好的成像質(zhì)量。最后,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)理論計(jì)算和仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;R310

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本文編號(hào)：1164645