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专利号: 2021106066178
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-04-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1控制RGB三色二维LED可编程矩阵(1)中不同角度LED灯的点亮;

S2 RGB三色二维LED可编程矩阵(1)点亮的光传播到待测样品(3)平面并进行传播;

S3待测样品(3)的出射波传播到单色CMOS上,获取灰色低分辨率的强度图像;

S4重复步骤S1‑S3,分别对RGB三色的LED灯进行不同角度的LED的点亮,从而获取到多幅低分辨率的强度图像;

S5将获取到的三色低分辨率灰度图像合成为RGB模型的彩色低分辨率强度图像;S6将合成的RGB模型的图像转化为lαβ模型的图像,l分量表示亮度信息,而αβ分量表示彩色信息,将合成的RGB模型的图像In转化为lαβ模型的低分别率图像In,lαβ具体步骤如下;

S6.1将合成的RGB的图像,通过下面的公式转化为LMS的颜色空间,由人眼的三个锥体的响应表示:S6.2由于LMS空间的数据比较分散,所以进一步将其转换到以10为底的对数空间;

S6.3从LMS空间转化为lαβ空间,其中l为第一主成分,α为第二主成分,β为第三主成分;

经过上述三个步骤完成从RGB到lαβ空间的转换;

S7对lαβ模型中的参数进行处理融合得到lαβ模型的彩色高分辨率图像,具体包括:S7.1依据迭代算法仅对lαβ模型中的l进行重建,重建出一张包含的高分辨率强度的图像,具体包括:先在空域中,样品强度信息被Il,n进行替换 然后反向传播到待测样品(3)平面,依据支持域约束在傅里叶域对样品函数进行更新,多次更新后即可重建出高分辨率的图片Igp;S7.2对αβ分量使用高分辨率转换模型进行分辨率的填充使得低分辨率的αβ分量图片填充为高分辨率αβ分量图片,具体包括:基于已经重建出的高分辨率图像Igp,n和未进行重建的低分辨率图片Ilp,1,盲恢复出h(x,y),表示为:其中 是保真项,r1,r2是正则化的参数;

求解上式的计算方法为:初始给定l分量的低分辨率图片Il,1和高分辨率的图片Igp,然后计算上式,直到满足条件则表示式子收敛,这样就获得了转化函数h(x,y)后,即可以依据式子:ugp(x,y)=ulp(x,y)*h(x,y)

将低分辨率αβ分量图片带入上式,求解出高分辨率的αβ分量图片;

S7.3将αβ与重建出的高分辨率l分量图像进行融合,即可得到lαβ模型的彩色高分别率图像;

S8将lαβ模型的彩色高分辨率图像转化为RGB模型的彩色高分辨率图像,将lαβ模型的彩色高分辨率图像通过下述公式转化为RGB模型的彩色高分辨率图像:S8.1先从lαβ空间到LMS对数空间的转化S8.2从LMS对数空间到LMS线性空间的转化

S8.3从LMS空间到RGB空间的转换

经过上述公式得到一张基于傅里叶叠层显微成像重建的彩色图片。

2.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述步骤S1先控制RGB三色二维LED可编程矩阵(1)的Led灯为红灯,然后依次从中间到四周以“回”形的方式点亮不同角度的LED灯,记发出光波为 其中下标r表示红灯,kxi,kyi分别表示x和y方向上的波长;在红灯结束后,再控制RGB三色二维LED可编程矩阵(1)的LED灯绿色,记光波为 其中下标g表示绿灯;在绿色LED灯点亮完成之后,再控制RGB三色二维LED可编程矩阵(1)的LED灯为蓝色,记光波为 其中下标b表示蓝灯。

3.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述步骤S2传播过程具体包括:S2.1 RGB三色二维LED可编程矩阵(1)点亮的光,传播到待测样品(3)平面,将待测样品(3)的频谱进行搬移;

S2.2待测样品(3)的出射光进入显微物镜(4),相当于进行傅里叶变化;

S2.3通过显微物镜(4)的出射光进入瞳孔光圈(5),其相当于样品的频谱在傅里叶域进行一次低通滤波;

S2.4通过瞳孔光圈(5)的出射光只包含了低频部分频谱信息,再通过套筒透镜(6)进行第二次傅里叶变化。

4.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述步骤S2.1待测样品(3)使用空间函数O(x,y)表示,光波 通过一段空间距离传播到待测样品(3)O(x,y)发生相互作用,产生出射波 S2.2待测样品(3)的出射波通过显微物镜(4),进行了傅里叶变化

S2.3通过显微物镜(4)的光波,由瞳孔光圈(5)的光瞳函数P(x,y)进行低通过滤,所以通过瞳孔的光波只包含截止频率范围内的频谱;

S2.4瞳孔光圈(5)的出射光只包含了低频部分频谱信息,再通过套筒透镜(6)进行第二次傅里叶变化,将结果记为Or,fil(x,y)。

5.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述步骤S3灰色低分辨率的强度图像记为Ir,n或者Ig,n或者Ib,n,其中r表示红灯拍的,g表示蓝灯拍的,b2

表示绿灯拍的,n表示Led矩阵中第几个灯,Ir,n=|Or,fil(x,y)|。

6.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述步骤S4使用15*15的RGB三色二维LED可编程矩阵(1),一共有225个角度的Led灯,因此获取到分别基于红灯、绿灯、蓝灯的225*3张低分辨率强度图片。

7.根据权利要求1所述的一种傅里叶叠层显微彩色成像方法,其特征在于,所述傅里叶叠层显微彩色成像的装置包括自下而上依次设置的RGB三色二维LED可编程矩阵(1)、载玻片(2)、待测样品(3)、显微物镜(4)、瞳孔光圈(5)、套筒透镜(6)和单色CMOS相机(7),所述RGB三色二维LED可编程矩阵(1)表面均匀设有分别显示红绿蓝三色的LED灯,RGB三色二维LED可编程矩阵(1)和单色CMOS相机(7)与计算机相连。