高光谱显微成像技术国内外研究现状
时间:2018-04-22 15:31 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 由于高光谱显微成像技术的重要应用价值，近年来众多国内外学者对其展开了深入的研究。高光谱显微成像实现的途径多种多样，不同方法既有其本身的优点也有其局限，国内外的研究学者们已经提出了多种途径的技术方案，本节将对一些典型的显微成像光谱系统作简单的讨论。论文网 美国Huebschman M. L., Schultz R. A., Garner H. R.等人研制了一套超光谱成像显微系统[11]，该系统主要由Photometrix制冷型CCD相机、Olympus倒置荧光显微系统、通过计算机控制电机驱动的载物台以及配套的处理软件等组成，该系统工作的光谱范围为400~780nm，即可见光范围内；系统的光谱分辨率在7.2nm~20nm之间； 空间分辨率为0.5μm。其示意图如图1.1所示。 此外，国家实验室Los Alamos与CRI公司也对高光谱显微成像技术展开了深入的研究[12]，双方共同研制出了一款基于液晶可调式滤光片（liquid crystal tunable filters, LCTF）的光谱成像显微镜系统，如图1.2所示。该系统的光谱范围为400nm~700nm，光谱分辨率控制在8nm~20nm之间。21578 Antonis Papadakis, Efstathios Stathoppulos, George Delides,等人研制了一套用于研究病理学的光谱显微系统[13]。该系统利用干涉渐变滤光片（variable interference filter, VIF）来控制入射光的频率，用特定波长的入射光来照明被观测物体，最后利用高分辨率CCD相机得到不同谱段的显微图像，如图1.3所示。系统的光谱范围为400nm~1000nm，光谱分辨率为2.4~2.6nm。 Tuan Vo-Dinh, David L. Stokes, Musundi B, Wabuyele等人研究了基于声光可调谐滤光片（acousto-optic tunable filters, AOTF）的高光谱显微成像系统（hyperspectral imaging, HSI） [14] ，该系统用AOTF取代VIF来实现对入射光频率的控制，如图1.4所示。系统光谱范围为330nm~900nm，空间分辨率为23μm。但利用AOTF滤光存在一定的色散，这会使得成像不清晰，因此对于显微成像来说将是一个很大的限制因素。 Costas Balas等人研制了一种用于临床研究的显微光谱成像系统[15]，主要用于宫颈癌及癌前病变组织研究。系统主要由CCD、液晶可调式滤光片（LCTF）、显微成像系统等部件组成，如图1.5 所示。该系统光谱范围400nm~700nm，照明卤素灯功率为250w。 国内，对于显微光谱成像方面的研究尚处于起步阶段。范世福, 肖松山等人研制了一款荧光显微光谱成像仪[16-17]，其结构示意图如图1.6所示。系统主要由落射式荧光显微镜，激发光波长控制、变化系统，荧光图像采集系统、图像分析系统、显微荧光光谱图像处理专用模块构成，系统的工作波长为：250~680nm，波长准确度优于±5nm，光度重复性优于±5%。 江益、曾立波等人详细讨论了利用声光可调谐滤光片（acousto-optic tunable filters, AOTF）研制显微成像光谱仪[18]，其光谱分辨率在575nm波长处为4.2nm，空间分辨率为2μm。苏星、田文监等人提出了一种新型的基于线阵针孔阵列并采用共焦显微光学技术与空间调制成像光谱技术的激光扫描共焦显微成像光谱仪系统LP-LSCMIS方案，分析了离焦对生物组织荧光图像的光谱分辨率和自体荧光光谱的调制度的影响，并推导了光谱分辨率和离焦量的关系式。 国内目前高光谱显微技术的研究多建立在棱镜或滤光器分光的基础之上，结合像面干涉光谱技术的显微成像的研究还较为鲜见。本文在像面干涉成像光谱技术的基础上研究了基于Sagnac干涉仪的像面干涉高光谱显微成像技术，加强了整个系统结构的紧凑性和稳定性，实现了高光通量，高光谱分辨率探测。 (责任编辑：qin) |