[發(fā)明專利]基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710024959.2
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106842535B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴瓊海;張明捷;吳嘉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G02B21/32
• 分類號: G02B21/32;G02B21/36;G02B21/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發(fā)明公開了一種基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括：光源產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生入射的平行光以照射參考圖案；相位調(diào)制模塊，用于對經(jīng)過所述參考圖案的光進(jìn)行相位調(diào)制；顯微成像模塊，用于對經(jīng)過所述參考圖案經(jīng)的出射光線得到參考圖像，還用于對經(jīng)過所述參考圖案的光進(jìn)行相位調(diào)制后的出射光線得到動態(tài)視頻；控制模塊，用于根據(jù)所述參考圖像和所述動態(tài)視頻得到動態(tài)的所述相位調(diào)制模塊的相位信息。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：通過拍攝不含有樣本的參考圖像以及含有樣本的動態(tài)視頻，即可精確、高分辨率且較快速地對顯微樣本的動態(tài)相位信息進(jìn)行采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯微成像技術(shù)、計算機(jī)視覺和計算攝像學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

物體的相位在光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)是一個重要的信息，它可以提供物體的形狀以及密度等信息，光線在穿過無色透明的物體時，并沒有引起強(qiáng)度上的變化，卻往往帶來了相位上的變化。因此相位成像技術(shù)可以通過對相位信息的采集，恢復(fù)重構(gòu)出透明物體的結(jié)構(gòu)或者折射率，從而使無色透明的樣本物體變得清晰可見，具有廣泛的應(yīng)用，是近年來的一個研究熱點。

近年來，各種相位顯微成像技術(shù)被相繼提出，其大致可以分為：干涉相位顯微成像技術(shù)、非相干相位顯微技術(shù)等。其中，干涉相位顯微成像技術(shù)一般需要高度相干的光源，即需要較為復(fù)雜的干涉裝置，且限制了成像系統(tǒng)的空間分辨率和測量精度。

非相干相位顯微技術(shù)并不通過干涉，而是根據(jù)多張采集圖像的強(qiáng)度信息，恢復(fù)出相位信息，其常用的方法為光強(qiáng)傳輸方程法，這種方法可以避免使用復(fù)雜的干涉裝置，但是它往往需要拍攝多張不同的散焦圖像，對其動態(tài)拍攝提出了挑戰(zhàn)，而單張恢復(fù)的方法又往往犧牲了成像系統(tǒng)的空間分辨率。

因此，如何能夠快速且高分辨率地對動態(tài)相位顯微信息進(jìn)行采集，仍然是一個亟待解決并有重大意義的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精確高分辨率且較快速地對顯微樣本進(jìn)行動態(tài)采集，并且簡單易行

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)，包括：光源產(chǎn)生模塊，所述光源產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生入射的平行光以照射參考圖案；相位調(diào)制模塊，所述相位調(diào)制模塊用于對經(jīng)過所述參考圖案的光進(jìn)行相位調(diào)制；顯微成像模塊，所述顯微成像模塊用于對經(jīng)過所述參考圖案經(jīng)的出射光線得到參考圖像，所述顯微成像模塊還用于對經(jīng)過所述參考圖案的光進(jìn)行相位調(diào)制后的出射光線得到動態(tài)視頻；控制模塊，所述控制模塊用于控制所述光源產(chǎn)生模塊、所述相位調(diào)制模塊和所述顯微成像模塊，以根據(jù)所述參考圖像和所述動態(tài)視頻得到動態(tài)的所述相位調(diào)制模塊的相位信息。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)，通過拍攝不含有樣本的參考圖像以及含有樣本的動態(tài)視頻，即可精確、高分辨率且較快速地對顯微樣本的動態(tài)相位信息進(jìn)行采集。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于光流的相位顯微成像系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述參考圖案用于對所述光源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的平行光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制編碼，所述相位調(diào)制模塊用于將帶有所述參考圖案的平行光進(jìn)行相位編碼。

進(jìn)一步地，所述顯微成像模塊包括依次設(shè)置的顯微鏡和相機(jī)，所述顯微鏡設(shè)置在所述相機(jī)和所述相位調(diào)制模塊之間。

進(jìn)一步地，所述顯微成像模塊的對焦位置靠近所述參考圖案設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述參考圖案和所述相位調(diào)制模塊分別設(shè)在第一移動承載臺上和第二移動承載臺上。