[发明专利]光场显微系统及其三维信息重构方法和装置

权利要求书

1.一种用于光场显微镜的三维信息重构方法，所述光场显微镜包括位于显微物镜的后焦面处的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述多个微透镜用于将所述显微物镜下的样品在不同视角下的实像投射至位于所述光场显微镜的像平面处的传感器上，所述三维图像重构方法包括：

从所述传感器接收所述多个微透镜所投射的所述样品在不同视角下的实像以获得一平面图像Img_Meas(x,y)；

执行以下迭代运算直至收敛：

步骤(a)：基于所述微透镜阵列所构成的成像系统的点扩散函数PSF(x,y,z_k)和所述样品的三维信息估计Obj^i-1(x,y,z_k)获取所述样品的估计图像i为迭代索引；以及

步骤(b)：基于所述估计图像与实际采集到的所述平面图像Img_Meas(x,y)的差异校正所述样品的所述三维信息估计Obj^i-1(x,y,z_k)，以获得用于下一轮迭代中步骤(a)的三维信息估计Objⁱ(x,y,z_k)，迭代收敛后的所述三维信息估计Objⁱ(x,y,z_k)被作为所述样品的最终三维信息。

2.如权利要求1所述的三维信息重构方法，其特征在于，还包括：

测量所述微透镜阵列所构成的成像系统的所述点扩散函数；以及

存储测得的所述点扩散函数。

3.如权利要求2所述的三维信息重构方法，其特征在于，所述测量所述微透镜阵列所构成的成像系统的所述点扩散函数包括：

将荧光微珠置于所述显微物镜的物平面附近的多个不同轴向位置上以获得对应不同轴向位置的荧光图像PSF(x,y,z_k)作为三维的所述点扩散函数，其中k＝1,2…N。

4.如权利要求3所述的三维信息重构方法，其特征在于，所述多个微透镜包括M个微透镜组，M大于等于1，每一微透镜组中的所有微透镜具有相同的光学参数和轴向位置，所述测量所述微透镜阵列所构成的成像系统的所述点扩散函数还包括：

根据不同微透镜组中微透镜的位置分解所述点扩散函数PSF(x,y,z_k)以获得对应不同微透镜组的点扩散函数PSF_m(x,y,z_k)，m＝1,2…M。

5.如权利要求1所述的三维信息重构方法，其特征在于，所述多个微透镜包括M个微透镜组，M大于等于1，每一微透镜组中的所有微透镜具有相同的光学参数和轴向位置，所述微透镜阵列所构成的成像系统的所述点扩散函数包括与各微透镜组相对应的点扩散函数，所述步骤(a)进一步包括：

基于与每个微透镜组相对应的点扩散函数PSF_m(x,y,z_k)和三维信息估计获取与每个微透镜组相对应的估计图像，m＝1,2…M；以及

对与各微透镜组相对应的估计图像求和以获得所述样品的所述估计图像

6.如权利要求5所述的三维信息重构方法，其特征在于，所述步骤(b)进一步包括：

基于所述估计图像与实际采集到的所述平面图像Img_Meas(x,y)的差异校正与每个微透镜组相对应的三维信息估计以获得校正三维信息估计以及

基于各微透镜组的权重因子w_m(z_k)组合所述校正三维信息估计以获得与各微透镜组相对应的用于下一轮迭代的三维信息估计其中