3。1 单态 FPM 方法 15

3。1。1 单态 FPM 方法算法介绍 15

3。1。2 单态 FPM 方法的实现 16

3。2 多态复用的 FPM 方法 18

3。2。1 多态复用的 FPM 算法介绍 18

3。2。2 多态复用的 FPM 的实现 19

3。3 基于差异图的 FPM 方法 22

3。3。1 基于差异图的 FPM 算法介绍 22

3。3。2 基于差异图的 FPM 的实现 24

4。软件编程 28

4。1  软件设计主体思路 28

4。2  软件界面的实现与展示 30

结论 33

致谢 34

参考文献 35

附录 A 单态 FPM 实现代码 37

附录 B  多态复用 FPM 实现代码 40

附录 C  基于差异图的 FPM 实现代码 44

本科毕业设计说明书 第

II 页

1 绪论

1。1 研究背景

自 400 多年前问世以来，光学显微技术经历了不断的革新，它们以更高的分辨率与成像质 量，引导人类向无尽的微观世界发起无穷探索。从上个世纪开始，随着人类对生命现象本质研 究的不断深入，生命科学中存在的问题也日益深化，生命检验医学对高效、快速的医疗研究手 段的需求日益增加，光学显微镜获得了前所未有的飞速发展。在此期间，新的光学显微方式[1] 层出不穷：荧光显微镜、相衬显微镜、微分干涉相衬显微镜、激光共聚焦显微镜的问世极大地 促进了生物科学研究水平的提高，它们以更高的分辨率与成像质量为生物样品的检测、疾病诊 断、尤其是重大恶性疾病的早期诊断提供有力的影像学依据，成为现代临床疾病诊断中不可缺 少的重要工具。

尽管近些年来显微成像技术已经取得了巨大的进步，其成像系统的成像机制并没有产生根 本性的变革，还是基于传统透镜式成像原理，即“所见即所得”的成像模式。探测器像素和样 品之间通过建立一种直接的一一对应关系来获取图像，传感器得到的数据经过图像处理器数字 化处理后形成计算机可显示的图像。这种传统成像模式虽然看似简单易行，但仍面临着许多瓶 颈问题，对于解决新的应用需求所带来的问题已显得力不从心。

其中一个瓶颈问题就是系统中存在视场大小与显微镜分辨率难以兼顾的一大矛盾[2]：从成 像系统角度看，为了实现高分辨率，必须增加显微物镜的数值孔径，但空间分辨率的提高与视 场的扩大往往是一对难以调和的矛盾。也就是说，我们通过低倍物镜能够观察到被检测样品的 大视场图片，但是通过高倍物镜却只能看到被检测样品的一小部分区域。为了解决这一矛盾， 常规显微镜系统主要依赖于采用精密电动平台实现大空域扫描，并通过软件将显微镜下比较小 的连续视野区域的图像进行图像拼接融合。然而该方法需要精密的机械扫描部件，所以必须依 赖高度复杂的全电动平台显微镜，这也是显微镜系统价格日趋昂贵的主要因素之一。

多年来，光学显微技术不断向着无标记、高分辨、大视场、操作简便化、成本低廉化的方 向发展。而要实现这些具有挑战性的目标，常规光学显微成像系统的设计理念已经不能满足需 求，因此，迫切需要引入新理论、新概念、新体制，以实现对光学显微成像技术与系统的革新。 信息时代的飞速发展使得计算机的数据处理能力日益增强，这就让通过数字图像处理技术来弥 补传统显微成像系统中存在的局限性成为了可能，在现代成像系统中，我们一方面要考虑前端 光学系统的结构设计，另一方面也要考虑到后端的图像处理和图像重构技术，计算显微成像技