[发明专利]一种共聚焦成像畸变校正系统及方法

说明书

本发明提供一种共聚焦成像畸变校正系统，其包括共振振镜、检流计振镜、同步控制器和数据采集机构，所述共振振镜，用于在X轴方向上驱动扫描光斑，并在每一个振动周期中输出一个行同步信号；所述检流计振镜，用于在Y轴方向上驱动扫描光斑；所述同步控制器，用于接收来自于所述共振振镜的行同步信号，对所述行同步信号进行校准，产生与所述共振振镜的运动同步的行同步信号，并以校准后的行同步信号为时序基准，生成对所述检流计振镜的控制波形和与所述数据采集机构采样速率相匹配的等时间间隔的采样控制信号；所述数据采集机构，用于根据所述同步控制器的采样控制信号，采集观测样本的光信号，生成有非线性图像畸变的原始图像。本发明还提供一种共聚焦成像畸变校正方法。

技术领域

本发明涉及高速扫描成像畸变校正领域，具体涉及一种基于共振振镜-扫描振镜型扫描成像过程中的畸变校正系统及方法。

背景技术

在点扫描式共聚焦显微镜，双光子显微镜，STED显微镜等系统中，普遍采用X-Y振镜组合扫描成像，当需要高速扫描成像时，采用共振振镜作为X方向(快轴)、检流计振镜作为Y轴(慢轴)来实现扫描成像。但是，共振振镜的运动是不受控的共振运动，不能像检流计型振镜那样通过控制器控制其镜片摆动角度，而且其摆动角度的运动规律为θ＝sin(t)，在上述扫描成像系统中，f-θ透镜的使用使扫描光斑在样本上的位置与摆动角度θ的呈线性关系，因此采用共振振镜时，扫描光斑在样本上的位置与时间是与正弦/余弦有关的非线性关系。为了在最终获得的扫描图像中不会出现非线性畸变，传统上一般使用Ronchi光栅等方式产生非线性时间间隔的采样脉冲，使每个采样点的位置等间隔。这类方法虽然实现了正常的扫描成像，但是实现过程中引入了复杂的非线性采样脉冲生成机构，提高了系统的成本和复杂度，而且这种非线性时间间隔的采样方式在每个像素区间内只进行一次采样，没有充分利用到数据采集机构的数据采样能力。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，有必要提供一种成本低且精度高的共聚焦成像畸变校正系统。

本发明还提供一种共聚焦成像畸变校正方法。

本发明解决技术问题提供的技术方案是：

一种共聚焦成像畸变校正系统，其包括共振振镜、检流计振镜、同步控制器和数据采集机构，

所述共振振镜，用于在X轴方向上驱动扫描光斑，并在每一个振动周期中输出一个行同步信号；

所述检流计振镜，用于在Y轴方向上驱动扫描光斑；

所述同步控制器，用于接收来自于所述共振振镜的行同步信号，对所述行同步信号进行校准，产生与所述共振振镜的运动同步的行同步信号，并以校准后的行同步信号为时序基准，生成对所述检流计振镜的控制波形和与所述数据采集机构采样速率相匹配的等时间间隔的采样控制信号；

所述数据采集机构，用于根据所述同步控制器的采样控制信号，采集观测样本的光信号，生成有非线性图像畸变的原始图像。

本发明实施例中，所述同步控制器采用FPGA实现。

本发明实施例中，所述同步控制器采用校准后的行同步信号为时序基准，通过DDS的方式生成对所述检流计振镜的控制波形。

本发明实施例中，所述共聚焦成像畸变校正系统还包括图像压缩处理模块，所述图像压缩处理模块用于对所述非线性图像畸变的原始图像进行校正和压缩。

本发明实施例中，所述图像压缩处理模块采用下述算法对所述非线性图像畸变的原始图像进行校正和压缩：