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小型化定量相位显微成像仪设计(3)

时间:2018-08-07 20:34来源:毕业论文
(Bragg)选择特性分束形成多幅强度图像[13];通过空间光调制器实现离焦[14];通过倾斜流 式细胞仪使样品自动离焦[15] ;以及通过分束镜与多次反射实现


(Bragg)选择特性分束形成多幅强度图像[13];通过空间光调制器实现离焦[14];通过倾斜流
式细胞仪使样品自动离焦[15]
;以及通过分束镜与多次反射实现单次记录[16]等。这些的共同点都是减少图像采集过程中的机械移动。但是这些方法在实用性和准确度方面还是有欠缺的。
因此,一种用于光强传输动态相位显微的新的光学成像系统结构,称之为基于变焦透镜
的光强传输显微系统[11]
被提出来了。该系统具有高速、高分辨率、高灵敏度、低成本等诸多优点[11]。该系统主要是在传统的标准 4f 系统的两个透镜的傅里叶平面上放置电控变焦透镜
(还辅以一个补偿凹透镜)[30]。该系统在获取不同离焦距离的光强图像时只需要改变通过变
焦透镜上的电流,就能实现快速采集图案。该系统在算法方面的核心是对光强传输方程的求
解,并且使用基于离散余弦变换的快速求解,并且针对光强传输方程Teague辅助函数引起的
相位差异还提出一种迭代补偿方法。
上述的系统仅仅只需要采集3幅光强图就可以重建相位的分布,所以可以进行实时测量,
但是这个系统却需要多次曝光,并且要求采集设备和电控变焦透镜之间达到精确同步。所以
有学者提出了另一种用于动态光强相位显微的系统结构,称之为单帧定量相位显微[11][29]。这个系统的最大的特点是可以只使单个相机来完成单帧采集,并且在这帧图像中具有两个含有
不同离焦量的光强图像。而这两幅光强图像之间的相对离焦量可以通过空间光调制器上所显
示的自由空间角谱传输函数来实现[11]。
1.3  研究目的及意义
随着对光学显微镜研究的深入,小型化、简单、有效、高速、无需标记、定量相位显微
成像仪是光学显微镜未来发展的目标。为了实现这个方向的发展,配套地在理论及算法上也
需要朝着更加高效、快速的方向发展,以及硬件上需要更加小型化、高速化发展。 但是如果我们采用常规的光学成像系统设计思路,将很难满足这些具有挑战性的需求,
因此,迫切地需要引入新概念、新理论、新体制,从而实现对显微成像技术与系统的革命性
创新。小型化定量相位显微成像仪将有望实现新一代小型化、无标记、操作简便化、成本低
廉化的显微系统,在未来的生命科学等领域上将展现出巨大潜力。
1.4  本设计的研究内容
本设计总共分为四章内容进行叙述:
第一章是绪论部分,也就是本章节。主要介绍了研究背景、国内外的发展现状、以及研究意义。
第二章是定量相位显微成像原理及系统简介。主要叙述了本设计用到的计算成像理论以
及基于光强传输方程的定量相位显微成像理论;本章节还简述了本设计的光学系统部分,其
中主要描述了可编程 LED阵列作为照明光源以及电控变焦透镜实现快速精准变焦。
第三章主要是软件编程。首先对软件编程方面进行了简述,主要是对Visual Studio 2010
中基于 MFC 多文档多线程的理论方面进行了简介。其次,叙述了软件的主体思路以及各子
模块的功能实现(五个子模块:Control View、Camera View、Phase View、2D View、3D View) 
第四章介绍了本设计能够实现的三种显微模式(明场模式、暗场模式、TIE模式) ,其中
详细描述了 TIE 显微成像模式及其成像结果。并且详细叙述了本设计的显微镜与传统显微镜
的区别。
其中第三章以及第四章是本设计的主要成果:1)软件设计模块化,软件可模块化编程; 小型化定量相位显微成像仪设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_20987.html
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