[發(fā)明專利]一種實時三維顯微成像裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112509111A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 尹飛;汪韜;閆欣;何凱;高貴龍;田進壽
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G02B30/27
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

1.一種實時三維顯微成像裝置，其特征在于：包括沿光路依次設置的編碼板(2)、多焦點透鏡(3)、光學顯微成像系統(tǒng)(4)和成像面接收機構(5)，以及與成像面接收機構(5)相連的計算機(6)；

所述編碼板(2)用于將待測物體(1)的三維信息進行空間編碼；

所述多焦點透鏡(3)包括N個透鏡區(qū)域，N為大于等于2的整數(shù)，N個透鏡區(qū)域的光軸平行，且N個透鏡區(qū)域的焦距不同；多焦點透鏡(3)的N個透鏡區(qū)域用于對編碼后的三維信息按照不同景深進行成像，獲得待測物體(1)不同深度的二維圖像；

所述光學顯微成像系統(tǒng)(4)用于對不同深度二維圖像進行優(yōu)化，所述優(yōu)化包括消色差處理和消像差處理；

所述成像面接收機構(5)用于接收光學顯微成像系統(tǒng)(4)優(yōu)化后的二維圖像，且不同深度成像于成像面接收機構(5)的不同位置，獲得待測物體(1)不同深度圖像的重疊圖；

所述計算機(6)用于實時對成像面接收機構(5)獲取的重疊圖進行解調及重構，獲得重構三維圖像。

2.根據(jù)權利要求1所述實時三維顯微成像裝置，其特征在于：所述成像面接收機構(5)為CCD或CMOS或熒光屏。

3.根據(jù)權利要求2所述實時三維顯微成像裝置，其特征在于：所述編碼板(2)是一塊由透光區(qū)域、不透光區(qū)域相互交疊構成的空間編碼器，其編碼單元為方形。

4.根據(jù)權利要求1至3任一所述實時三維顯微成像裝置，其特征在于：所述多焦點透鏡(3)由N個透鏡區(qū)域拼粘而成。

5.一種基于權利要求1所述實時三維顯微成像裝置的實時三維顯微成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將待測物體(1)放置在編碼板(2)前側；

步驟二、編碼板(2)對待測物體(1)發(fā)出的光信號進行編碼；

步驟三、多焦點透鏡(3)的N個透鏡區(qū)域對編碼后的信息按照不同景深進行成像；

步驟四、光學顯微成像系統(tǒng)(4)對多焦點透鏡(3)所成像進行優(yōu)化，在成像面接收機構(5)上不同位置形成清晰的二維圖像；

步驟五、計算機(6)對成像面接收機構(5)獲取的所有二維圖像通過解調及重構技術，獲得三維圖像。

6.根據(jù)權利要求5所述實時三維顯微成像裝置的實時三維顯微成像方法，其特征在于：步驟二中，待測物體(1)發(fā)出的光信號表示為不同深度d_n的二維圖像集合S，S＝[S(x,y,d₁,t),S(x,y,d₂,t),…S(x,y,d_n,t)]，n＝1,2,…；t為記錄點時刻。

7.根據(jù)權利要求6所述實時三維顯微成像裝置的實時三維顯微成像方法，其特征在于：步驟三中，成像面接收機構(5)獲取的所有二維圖像的重疊圖表示為T(x,y)；

式中，S_k為待測物體(1)深度d_k的原始信息二維圖像，k＝1,2,…n；l_k為深度d_k所成二維圖像在成像面接收機構(5)上產生的偏移；A為編碼板(2)二維矩陣的數(shù)學表達式。