[发明专利]一种三维扫描光学显微成像的软件系统

权利要求书

1.一种三维扫描光学显微成像的软件系统，其特征在于：所述软件系统主要包括数据采集模块、显示模块、控制模块、数据存储模块；

所述软件系统是在VS2013编译环境利用VC++基于MFC开发的；

所述数据采集模块包括光子采集部分、纳米位移部分，实现光子采集与纳米位移的精确同步控制，采用逐步移动逐步记录单个像素光子数的方式扫描每一个像素，实现单个像素的光子数记录与像素位置移动的时间一致；所述纳米位移部分包括二维纳米位移部分、三维纳米位移部分；所述二维纳米位移部分的移动有横向XY扫描和纵向XZ、YZ扫描的三种方式；所述三维纳米位移部分是控制纳米平移台在任意设定的Z轴位置进行二维XY扫描；

所述显示模块包括图像显示、光子数实时显示部分、参数实时显示；

所述控制模块主要包括参数设置部分、启停控制部分；

所述数据存储模块分为图像存储和数据存储；

所述软件系统实现方法有：信号传输及数据采集、像素灰度级的标定、多线程编程、参数设置及实时显示、数据的存储；

所述信号传输采用SMA通信电缆实现传输，所述信号为单光子探测器的脉冲信号；

所述数据采集模块采集到的每个像素的光子数信息将按照设置的扫描时间间隔和对应的纳米平移台X、Y、Z三维空间的位置被一一对应的保存到自定义的三维数组，所述光子数信息将用于OpenGl的图像显示和数据存储；

所述图像显示由OpenGl根据数据采集模块的光子信息来标定每一个成像像素的灰度值，重构出二维图像；所述的灰度值是根据光子数值的大小，按照256个灰度级进行标定，可以利用以下公式求得的对应关系：

其中，S代表像素点的灰度级，C_c代表当前要标定的像素点光子数，C_mi代表三维数组中最小光子数值，C_ma代表三维数组中最大光子数值；

所述数据采集模块和显示模块均采用多线程编程，所述多线程包含两个线程，一个参数显示线程，一个扫描线程；

所述参数设置部分包括光子采集卡参数设置和纳米平移台相关参数设置，所述光子采集卡参数通过创建非模态对话框，在EditControl控件中进行传参设置；所述纳米平移台相关参数由编辑框控件设置；所述参数设置部分可以设置光子采集卡单像素的采集时间间隔、光子采集卡的各项参数、纳米平移台单次移动步长、扫描范围；

所述实时显示包括光子数实时显示和参数实时显示，所述光子数实时显示由TeeChart控件来实现，所述参数实时显示由编辑框和进度条来实时显示；所述参数实时显示是独立开启线程实现的；

所述数据的存储包括图像存储和原始数据存储，所述图像存储采用界面截屏的形式，保存为BITMAP格式，并存储到当前目录下；所述原始数据存储以.TXT格式保存到当前工作目录下，所述原始数据是保存在所述三维数组中的光子信息数据，是单次成像扫描的结果，启动下次扫描后，上一次的扫描结果将被覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种三维扫描光学显微成像的软件系统，其特征在于：所述光子采集部分由单光子探测器和光子采集卡组成，采集每个成像像素点的光子信息，实现光子计数，所述纳米位移部分是通过计算机控制纳米平移台，实现成像样品和扫描透镜之间在三维空间中的精准移动。

3.根据权利要求1所述的一种三维扫描光学显微成像的软件系统，其特征在于：所述软件系统通过软件代码的方式，实现了对光子采集卡、纳米平移台的时间同步控制；

所述时间同步控制通过调用光子采集卡、纳米平移台相应的接口函数实现，调用光子采集卡的采集接口函数获取单次、单像素的光子数值，调用纳米平移台的移动接口函数实现像素点位置的移动；纳米平移台每移动一个位置，光子采集卡就获取一次光子数值，一启一停，高度时间同步。

4.根据权利要求1所述的一种三维扫描光学显微成像的软件系统，其特征在于：所述启停控制部分通过按钮消息响应函数调用硬件驱动函数实现控制的。