[發明專利]一種適用于光透明樣本的快速三維成像方法

有效

• 申請號: 201910649481.1
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110243827B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 龔輝;袁菁;寧可夫;張小宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N1/28;G06N3/04;G06T11/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

1.一種適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1訓練卷積神經網絡：搭建基于編碼解碼的U型卷積神經網絡，利用寬場照明顯微鏡和光學層析顯微鏡對同一樣本進行軸向掃描三維成像，以獲得軸向的多張寬場圖像及光學層析圖像，所述光學層析顯微鏡成像的軸向間隔為x μm，所述寬場照明顯微鏡成像的軸向間隔為n×x μm(n≥2)，其中x、n均為正整數，將所述寬場圖像和光學層析圖像進行拆分，取p張軸向間隔為nx μm的寬場圖像和(p-1)n+1張軸向間隔為x μm的光學層析圖像組成訓練圖像對，拆分后的寬場圖像與光學層析圖像配準到同一平面、像素一一對齊，其中p為正整數，然后用拆分后的訓練圖像對訓練所述卷積神經網絡，以獲得訓練完成的卷積神經網絡；

S2樣本處理：對待成像樣本進行光透明處理以獲得光透明樣本，并對其進行固定；

S3獲取淺層的光學層析圖像：采用所述步驟S1中的寬場照明顯微鏡對所述光透明樣本的淺層進行成像以獲得軸向間隔為n×x μm的p張所述淺層的寬場圖像，將所述淺層的寬場圖像按照所述步驟S1中的寬場圖像的尺寸進行拆分后，輸入所述步驟S1中訓練完成的卷積神經網絡中，最終輸出軸向間隔為x μm的(p-1)n+1張的等同尺寸的光學層析圖像，將本次輸出的光學層析圖像進行拼接以獲得所述淺層的光學層析圖像；

S4獲取整個光透明樣本的光學層析圖像：判斷是否獲得整個光透明樣本的光學層析圖像，未全部獲得則將所述已獲得光學層析圖像的淺層切除以露出新的淺層后重復步驟S3，已全部獲得則結束。

2.根據權利要求1所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述步驟S1中U型卷積神經網絡分為編碼器部分和解碼器部分，編碼器由8層步長為2、卷積核為4×4的卷積層構成，解碼器由與所述編碼器對稱的8層步長為2、卷積核為4×4的反卷積層構成，且在每個編碼器和解碼器之間有跳躍連接，以使圖像先經過編碼器的每個卷積層先降采樣2倍，再經過解碼器的每個反卷積層升采樣2倍，最終恢復到原來的尺寸。

3.根據權利要求2所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述樣本的厚度大于1mm。

4.根據權利要求3所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：將經過光透明處理后的樣本包埋于瓊脂糖中，然后固定在充滿光透明試劑的水槽中。

5.根據權利要求4所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述進行成像的淺層的厚度為50-100um。

6.根據權利要求5所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述步驟S1中利用寬場照明顯微鏡和光學層析顯微鏡對同一樣本進行軸向掃描三維成像的具體方法為：通過壓電掃描器控制寬場照明顯微鏡和光學層析顯微鏡的物鏡使得所述寬場照明顯微鏡和光學層析顯微鏡按相應的軸向間隔對樣本成像。

7.根據權利要求1-6任一所述的適用于光透明樣本的快速三維成像方法，其特征在于，所述步驟S1中的樣本與所述S2-S4中的光透明樣本相同或不同。