[发明专利]用于在不同照射条件下生成图像的计算显微镜及方法

说明书

公开了用于使用在多个照射条件下获取的多个图像来构建样本的图像的系统和方法。在一个实现方式中，显微镜可以包括图像捕获设备、照射组件和控制器。控制器可以使照射组件在一系列不同照射条件下照射样本。控制器还可以从图像捕获设备获取样本的多个图像，其中多个图像包括关于每个照射条件的至少一个图像。控制器还可以从至少一个图像中确定样本关于每个照射条件的图像数据。控制器还可以从确定的关于每个照射条件的图像数据并用非迭代过程生成样本的重建图像。重建图像可以具有比第一图像分辨率高的第二图像分辨率。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请文件的优先权益：于2015年11月11日提交的美国临时专利申请号为62/253,723；于2015年11月11日提交的美国临时专利申请号为62/253,726；以及于2015年11月11日提交的美国临时专利申请号为62/253,734。所有上述申请均通过引用以其整体并入本文。

背景

I.技术领域

本公开总体上涉及计算显微镜，并且更具体地，涉及用于在不同照射条件下生成图像的系统和方法。

II.背景信息

当今的商用显微镜依赖昂贵而精细的光学镜头，并且通常需要额外的硬件来共享和处理获取的图像。此外，对于扫描光学显微镜，需要额外昂贵的装备，如精确的机械和科学相机。被称为计算显微镜的新一代显微镜技术已经开始出现，并利用先进的图像处理算法(通常进行硬件修改)以克服传统显微镜的局限。在某些情况下，计算显微镜可以在不使用昂贵的光学镜头的情况下产生样本的高分辨率数字图像。另外，计算显微镜可能会为基于计算机视觉、共享数据等的附加功能打开大门。

概述

公开的系统和方法涉及计算显微镜领域。某些公开的实施例针对用于使用在多个照射条件下获取的图像来聚焦显微镜的系统和方法。所公开的实施例还包括用于在多个照射条件下获取图像以生成样本的高分辨率图像的系统和方法。

符合所公开的实施例的是，提供了一种用于使用在多个不同照射条件下获取的图像信息来构建样本的图像的显微镜。显微镜可以包括至少一个图像捕获设备，所述至少一个图像捕获设备被配置为以第一图像分辨率捕获样本的图像。显微镜还可以包括具有第一数值孔径的透镜。显微镜还可以包括照射组件，所述照射组件包括至少一个光源，该至少一个光源被配置为照射样本，其中，照射的最大入射角度表示第二数值孔径，所述第二数值孔径至少是所述第一数值孔径的1.5倍。显微镜还可以包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被编程为：使照射组件以一系列不同照射条件照射样本；从至少一个图像捕获设备获取样本的多个图像，其中，多个图像包括关于每个照射条件的至少一个图像；从所述至少一个图像中确定样本关于每个照射条件的图像数据；以及从确定的关于每个照射条件的图像数据并用非迭代过程生成样本的重建图像，所述重建图像具有比所述第一图像分辨率高的第二图像分辨率。

还符合所公开的实施例的是，提供了一种用于使用在在多个不同照射条件下获取的图像信息来构建样本的图像的显微镜。显微镜可以包括至少一个图像捕获设备，所述至少一个图像捕获设备被配置为以第一图像分辨率捕获样本的图像。显微镜还可以包括具有第一数值孔径的透镜。显微镜还可以包括照射组件，所述照射组件包括至少一个光源，该至少一个光源被配置为照射样本，其中，照射的最大入射角度表示第二数值孔径，所述第二数值孔径至少是所述第一数值孔径的1.5倍。显微镜还可以包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被编程为：使照射组件以一系列不同照射角度照射样本；从至少一个图像捕获设备获取样本的多个图像，其中，多个图像包括关于每个照射角度的至少一个图像；从所述至少一个图像中确定样本关于每个照射角度的图像数据，其中，所述图像数据包括所述样本在每个照射条件下的相位信息；以及从关于一系列不同照射角度的图像数据生成样本的重建图像，所述重建图像具有比所述第一图像分辨率高的第二图像分辨率。