[發明專利]基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統及方法

在審

• 申請號: 202110510354.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113160212A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 趙巨峰;林彬彬;崔光茫;吳小輝;張培偉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/33;G06T11/00;G02B21/36
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明屬于光學成像領域，公開了一種基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統及方法。包括1、搭建傅里葉顯微成像系統；2、每次點亮n顆LED，從LED陣列最中心開始，逆時針螺旋遍歷，直到點亮所有LED。每次點亮LED時，對每顆LED在規定的八個不同的方向上進行隨機的位移，求出代價函數，取最小代價函數對應的位移量，進而更新光瞳函數和樣品函數，再點亮下一組LED，進行下一次循環，直到點亮完所有LED，減少頻移量的步長，繼續大循環數次。3、計算重建圖像。系統經過點亮多顆LED，在快速重建圖像的同時快速了LED陣列位置的誤差校正，提高了FPM重建恢復圖像的速度和LED陣列誤差校正的速度。

技術領域

本發明屬于光學成像領域，尤其涉及一種基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統及方法。

背景技術

現在顯微鏡已經廣泛應用于各種生物醫學，數理病理學等，但是傳統顯微鏡的大視場與高分辨率是不可兼得的，為了提高空間帶寬積，提出了傅里葉疊層顯微成像技術，該技術既可獲得高分辨率，又可以獲得寬視場，在醫療、生物等多個領域具有廣泛應用前景。

傳統的傅里葉疊層顯微成像技術通過犧牲時間效率來提高空間分辨率，往往要采集上百幅不同照明角度的圖像來進行迭代還原出高分辨率的圖像，采集過程中耗費了大量的時間。例如Guoan Zheng等人在2013年發表的《Wide-field，high-resolution Fourierptychographic microscopy》就是通過對幾百幅低分辨率圖像進行重建，還原出高分辨率的圖像。

LED陣列位置的誤差也會引起成像質量的效果，如果一個LED元件的入射角因為LED位置問題有所偏差，使得相應的記錄圖像變成暗場圖像而不是明場圖像，在不進行定位校正的情況下，這將大大降低常規傅里葉疊層成像(FPM)的恢復效果。

Chao Zu等人在2016年發表的《Efficient positional misalignmentcorrection method for Fourier ptychographic microscopy》是基于模擬退火算法進行LED陣列位置誤差校正，但是該篇論文每次校正一顆LED的位置，并且每次校正的方向是隨機的，這樣也會導致校正速率變緩。

因此提高校正LED位置陣列的效率的同時提高FPM的成像效率是非常有必要的。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統及方法，以解決校正LED位置陣列的速率變慢的技術問題。

為了提高成像速率以及LED陣列校正的速率，本發明的一種基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統及方法的具體技術方案如下：

一種基于LED陣列位置誤差快速校正的傅里葉疊層成像系統，包括如下硬件：COMS傳感器、顯微物鏡、樣品載物臺和可編程LED陣列，其特征在于，硬件從上往下安裝順序依次為CMOS傳感器，顯微物鏡，樣品載物臺和LED陣列。

進一步地，所述樣品載物臺和可編程LED陣列的距離為80mm，每顆LED間的間距為2mm，照明光波長為630nm，所述顯微物鏡的數值孔徑為0.1。

進一步地，其特征在于，所述系統外圍搭建黑色幕布以屏蔽周圍環境光。

本發明還公開了一種傅里葉疊層成像的方法，包括如下步驟：

步驟1：構建傅里葉疊層顯微成像系統；

步驟2：校正LED陣列；

步驟3：計算重建圖像。

進一步地，步驟1包括如下具體步驟：

步驟1.1：從上往下依次安裝CMOS傳感器，顯微物鏡，樣品載物臺和LED陣列；

步驟1.2：將樣品放在樣品載物臺上；