[发明专利]基于像物空间联合扫描的显微高光谱成像系统

说明书

本发明提出基于像物空间联合扫描的显微成像光谱仪设计方法，该方法结合了像方扫描的高精度、高重复性、高像质均匀性、低成本的优点以及物方扫描的目标任何大范围数据获取的优点。首先进行像空间扫描，对经显微镜放大后的成像目标进行扫描成像，降低了对扫描机构移动精度的依赖，极大提高了获取的高光谱成像数据的成像质量；其次进行物空间遍历，每当完成一次像方扫描数据获取操作之后，移动物方平移台到相邻下一个位置，然后重复像方扫描过程，完成目标感兴趣区域的所有位置遍历；最后对获取的目标所有位置处的像方扫描高光谱成像数据进行拼接，完成显微目标任意大范围高成像质量的高光谱成像数据获取。

技术领域

本发明涉及配合显微镜使用的基于像物空间联合扫描的显微高光谱成像系统的设计方法，该成像光谱仪具有以下特点：

1)像空间扫描，对经显微镜放大后的成像目标进行扫描成像，降低了对扫描机构移动精度的依赖，极大提高了获取的高光谱成像数据的成像质量；

2)物空间遍历，在每次像空间扫描结束后，通过控制成像目标位置移动，遍历扫描目标的所有位置，通过数据拼接，形成显微目标的大范围数据获取。

背景技术

成像光谱技术拥有卓越的光谱成像信息获取能力，推扫狭缝机制扫描成像作为常用的数据获取方式，除了可获得目标物的光谱信息外，也可以获得目标成分的空间分布信息，已成为光学探测技术的又一个强有力的手段。同时因医学、工业、农业、食品、物理、化学、地质、矿物、污染、光电检测等领域的微小目标光谱成像信息获取需求，对显微成像光谱技术提出了高要求。

目前常用的显微高光谱成像技术的扫描方式是物方扫描和像方扫描方式。其中物方扫描即平移显微镜的载有微小目标的载物平移台，这种方法对载物平移台的平移精度、平移重复性等指标要求非常高，往往没办法达到使用需求，使得显微高光谱成像系统的成像分辨精度、扫描维像质均匀性等成像质量严重受到载物平移台的限制，同时载物平移台的使用极大提升了显微高光谱成像系统的价格；同时像方扫描可以极大的解决了以上问题，具有高成像分辨精度、高像质均匀性、高重复性、低成本的特点，但是数据获取范围受到仪器的限制，往往会较小，没办法满足显微目标大范围高光谱成像数据获取的应用需求。

发明内容

有鉴于此，提出像物空间联合扫描的显微高光谱成像系统设计方法，该方法将物方扫描和像方扫描有效结合起来。首先通过像方扫描的方法对经显微镜放大后的像方进行扫描的成像端扫描数据获取方法，和单一物方扫描方式相比，将对扫描移动装置的精度及重复性要求降低了几十甚至上百倍，极大提高了扫描成像光谱数据的成像质量，同时降低了显微高光谱成像系统的成本；然后每当完成一次像方扫描数据获取操作之后，移动物方平移台到下一个位置，然后重复像方扫描过程，完成目标感兴趣区域的所有位置遍历；结束后进行高光谱成像数据拼接。通过物方+像方联合扫描完成显微目标的物方大范围高光谱成像数据获取。

实现本发明的技术方案如下：

基于像物空间联合扫描的显微高光谱成像系统设计方法，其成像光谱仪采用狭缝推扫体制。

基于像物空间联合扫描的显微高光谱成像系统设计方法，其操作步骤如下：

步骤一，对经显微镜放大的像方进行高光谱成像数据扫描采集，完成像空间扫描；

步骤二，通过物方移动，实现对显微目标的所有位置的像空间扫描遍历；

步骤三，对获取的显微目标所有位置的高光谱成像数据进行拼接。

进一步地，步骤一中像空间扫描的扫描模式分为以下几种：

(1)整机平移(见图1)或旋转模式(见图2)：即使用平移台/旋转台对成像光谱仪整机进行平移/旋转，成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，实现成像光谱仪对侧出光口输出的目标放大像的数据扫描采集。