[發明專利]無透鏡成像細胞檢測裝置的系統表征參數自適應提取方法

有效

• 申請號: 202010620344.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111982787B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李建偉;李政鵬;余寧梅;戴力
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N21/84
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.無透鏡成像細胞檢測裝置的系統表征參數自適應提取方法，所述無透鏡成像細胞檢測裝置包括LED光源（1）、凸透鏡（2）、CMOS圖像傳感器（3）和PCB電路板（4），該方法特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、制作待測基準樣本；

步驟2、將所述待測基準樣本置于CMOS圖像傳感器（3）上，并進行固定；

步驟3、開啟所述LED光源（1），使所述LED光源（1）發出的光線經凸透鏡（2）聚攏垂直射向待測基準樣本；

步驟4、打開所述CMOS圖像傳感器（3），使CMOS圖像傳感器（3）記錄待測基準樣本的成像，將采集到的成像數據經PCB電路板（4）導入計算機；

步驟5、對導出的成像數據通過亞像素插值法恢復圖像數據的連續性，得到細胞圖像；

步驟6、將細胞圖像的細胞圓心作為標記位置，通過霍夫變換檢測細胞圖像中的標記位置，以細胞圖像中的標記位置為中心，建立極坐標系；

步驟7、確定細胞衍射條紋最強光強點到標記位置的距離曲線，確定該距離曲線上波峰和波谷的極大值點和極小值點，其中極大值點表征衍射亮條紋的位置，極小值點表征衍射暗條紋的位置；

步驟8、通過超分辨率算法分別對衍射亮條紋的位置和衍射暗條紋的位置進行修正，得到衍射亮條紋準確位置和衍射暗條紋準確位置，即衍射條紋最強光強點到標記位置的距離曲線上波峰和波谷的準確極大值點和準確極小值點；

所述步驟8具體為，

步驟8.1、使用高斯平滑算法對曲線進行高斯平滑運算，得到平滑曲線；

步驟8.2、計算平滑曲線的曲線斜率k，

（6）

為平滑曲線的波峰和波谷；

步驟8.3、使用高斯濾波算法對平滑曲線進行高斯噪聲抑制，得到抑噪平滑曲線；

步驟8.4、修正抑噪平滑曲線的波峰和波谷，得到修正波峰和修正波谷；通過高斯平滑進行降噪，進而得到衍射亮條紋和衍射暗條紋修正后的表征位置；通過衍射亮條紋和衍射暗條紋的表征位置計算出細胞衍射條紋到細胞圓心的距離，得到衍射條紋最強光強點到細胞圓心的距離的曲線，繼而得到衍射條紋最強光強點到標記位置的距離曲線上波峰和波谷的準確極大值點和準確極小值點；

所述步驟8.4中修正抑噪平滑曲線的波峰和波谷具體為，通過抑噪平滑曲線波峰的最快上升點和最快下降點的兩點斜率交點修正抑噪波峰，即為修正波峰，通過抑噪平滑曲線波谷的最快下降點和最快上升點的兩點斜率交點修正抑噪波谷，即為修正波谷；

步驟9、以極坐標系參數從0度增加至360度，按照設置的步長遞增，依次重復步驟7~8，直到得到細胞360度的各衍射條紋波峰和波谷的準確極大值點和準確極小值點，根據360度的波峰和波谷的準確極大值點和準確極小值點計算對應的所有系統表征參數。

2.根據權利要求1所述的無透鏡成像細胞檢測裝置的系統表征參數自適應提取方法，其特征在于，所述步驟7具體為根據細胞圖像本身攜帶的光強信息，得到細胞衍射條紋最強光強點到標記位置的距離曲線，

（5）

式（5）中，是極坐標系參數為固定值時細胞衍射條紋上任意一點到衍射發生點的距離，是為設置的極坐標系參數的步長值；

曲線即為光強和距離衍射發生點的長度的映射關系，衍射發生點即細胞的邊緣，該距離曲線中，每一個波峰代表了一個衍射亮條紋，以波峰的極大值點表征衍射亮環的位置，每一個波谷代表了一個衍射暗條紋，以波谷的極小值點表征衍射亮環的位置。

3.根據權利要求1所述的無透鏡成像細胞檢測裝置的系統表征參數自適應提取方法，其特征在于，所述步驟9中系統表征參數根據菲涅爾原理得到的計算式如下，

（7）

式（7）中，表示衍射條紋最強光強點到細胞圓心的距離的曲線的波峰的準確極大值，表示衍射條紋最強光強點到細胞圓心的距離的曲線的波谷的準確極小值，，n為自然數，表示衍射條紋最強光強點到細胞圓心的距離的曲線的波峰，的值即為細胞邊緣由近至遠的衍射亮條紋的標記序號，，n為自然數，表示衍射條紋最強光強點到細胞圓心的距離的曲線的波谷，的值即為細胞邊緣由近至遠的衍射暗條紋的標記序號，標記序號均由1開始依次遞增，。