[发明专利]基于光场显微系统的三维显微成像方法及系统

权利要求书

1.一种基于光场显微系统的三维显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在光学系统中，获取三维样本从物面到主相机传感器平面的第一点扩散函数和从所述物面到次相机传感器平面的第二点扩散函数，根据所述第一点扩散函数和所述第二点扩散函数生成第一前向投影矩阵和第二前向投影矩阵，其中，求解三维样本的物面到微透镜阵列所在平面的第二点扩散函数，将所述第二点扩散函数取模平方，并离散化形成第二前向投影；

S2，获取所述三维样本在所述光学系统中的主相机拍摄的光场强度图像和次相机拍摄的高分辨率强度图像，其中，将三维样本放在光学系统中的显微镜的平移台上，使显微镜聚焦在三维样本的中间平面，分光镜置于管镜之后，将光路分为两路，其中一路光束被次相机采集，次相机置于管镜的后焦面光程处，记录高分辨率强度图像；

S3，通过预设算法对所述光场强度图像和所述第一前向投影矩阵、所述高分辨率强度图像和所述第二前向投影矩阵进行三维重建，生成所述三维样本的三维重建结果，其中，预设算法为迭代算法，包括：

a，三维样本为g，初始为灰度均匀分布的三维矩阵；

b，在第k次迭代中；

c，对g进行光场重建：

d，对步骤c中得到的结果进行高分辨率宽场重建：

e，重复步骤b至d到预设次数；

其中，H₁为第一点扩散函数的前向投影，H₂为第二点扩散函数的前向投影，f₁是光场强度图像，f₂是高分辨率强度图像。

2.根据权利要求1所述的基于光场显微系统的三维显微成像方法，其特征在于，还包括：

搭建所述光学系统；

所述搭建所述光学系统，包括：将显微镜物镜、管镜、分光镜、次相机、微透镜阵列和主相机依次布设，使显微镜像面、所述分光镜、所述微透镜阵列和所述主相机位于同一条直线上，所述微透镜阵列在所述显微镜像面上，所述主相机在所述微透镜阵列的焦面处，在所述分光镜的同侧布设所述次相机，所述次相机聚焦到所述显微镜像面，所述主相机和所述次相机通过数据线与计算机连接。

3.根据权利要求2所述的基于光场显微系统的三维显微成像方法，其特征在于，所述S1进一步包括：

将所述第二点扩散函数与所述微透镜阵列的透射系数相乘，并经过微透镜焦距的菲涅尔传播，生成所述光学系统的所述第一点扩散函数，对所述第一点扩散函数取模平方，并离散化形成所述第一前向投影矩阵。

4.根据权利要求2所述的基于光场显微系统的三维显微成像方法，其特征在于，所述S2进一步包括：

将所述微透镜阵列置于所述分光镜的另一侧，使所述微透镜阵列置于所述管镜的后焦面光程处；

所述主相机传感器位于所述微透镜阵列的焦点位置上，所述主相机传感器记录所述三维样本的三维场景在各个视角方向上的基本图像，所述微透镜阵列成像得到所述光场强度图像。