[发明专利]一种高对比度编码显微成像系统及方法

说明书

本发明属于光学领域，公开了一种高对比度编码显微成像系统及方法，系统包括编码光源模块和显微成像模块。其中，编码光源模块包含白光光源、光纤、扩束镜、光栅、消色差透镜、数字微镜器件、透镜组、锥型光纤及计算机，用于实现任意输出光源光谱的编码光源；显微成像模块包含载物台、物镜、透镜、相机以及计算机，用于采集编码显微图像。该方法利用光谱数据后处理方法计算可实现高对比度显微成像所需的波长位置以及该波长对于提高对比度的权重，随后通过控制编码光源模块实现对应的光源输出光谱，最后通过在该编码光源照明下成像获得高对比度的编码显微图像。

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种高对比度编码显微成像系统及方法。

背景技术

光学显微成像可提供关于样本的微细结构信息，已被广泛应用于生物、医学、材料科学等众多领域。而对比度作为衡量光学显微成像系统成像质量的关键技术指标之一，一直是显微成像领域研究的热点问题。由于待测样本对于光的选择吸收性，即待测样本中不同位置的组成成分对于不同波长下光的吸收不同，因此不同波长下所采集的显微图像的对比度通常具有显著差异。然而，由于生物样本组成成分的复杂性，仅利用单一波长下的显微成像通常难以实现较高的成像对比度，而复色光源通常光谱固定，亦难以作为高对比度显微成像的照明光源。因此，利用何种光源输出光谱的复色光源可实现高对比度成像，以及如何真正实现这种光源输出光谱的复色光源，是实现高对比度光学显微成像亟需解决的关键技术瓶颈。

发明内容

为实现高对比度的光学显微成像，本发明提供了一种高对比度编码显微成像系统及方法，利用光谱数据后处理方法计算可实现高对比度显微成像所需的波长位置以及该波长对于提高对比度的权重，随后通过编码光源模块实现对应的光源输出光谱，最后通过在该编码光源照明下成像获得高对比度的编码显微图像。

本发明的具体方案为：一种高对比度编码显微成像系统，包括编码光源模块、显微成像模块及计算机；其中，编码光源模块包含白光光源、光纤、扩束镜、光栅、消色差透镜、数字微镜器件、透镜组和锥形光纤，用于输出编码光源；显微成像模块包含载物台、物镜、透镜及相机，用于采集编码显微图像；编码光源模块中所述的白光光源发出的白光经光纤和扩束镜后形成平行束，经光栅分光后由消色差透镜将相同波长的光汇聚在数字微镜器件的同一微镜单元上，经数字微镜器件反射后由透镜组和锥型光纤耦合成单束光；通过计算机控制数字微镜器件上各微镜单元的角度，用于输出指定波长的光形成编码光，并照射至样本上；显微成像模块中所述载物台上放置样本并由物镜成像，经透镜调整放大倍数后，由相机采集编码显微图像，并在计算机上显示。

上述编码光源模块中，利用锥形光纤将由透镜组汇聚的光进一步缩束并准直，用于提高照射到样本上的光照强度和均匀度；其中，锥形光纤的一端由多根光纤组成直径较粗的光纤束，用于尽可能的收集编码光；另一端为直径相对较细的单根光纤，用于实现高强度、均匀的照明；光纤束与单根光纤之间通过光锥连接，用于将光束缩束。

采用上述系统进行高对比度编码显微成像的方法，利用带有标签信息的高光谱数据和光谱数据后处理方法，通过一系列线性操作将光谱数据后处理方法变换为一个一维向量，进而获得可实现高对比度显微成像所需的波长位置以及该波长对于提高对比度的权重，生成用于控制数字微镜器件的编码矩阵，基于编码矩阵控制数字微镜器件输出可实现高对比度编码显微成像的编码光源，利用显微成像模块采集该编码光源照明下的显微图像，即获得高对比度的编码显微图像。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种高对比度编码显微成像系统及方法，利用光谱数据后处理方法计算可实现高对比度显微成像所需的波长位置以及该波长对于提高对比度的权重，随后通过高对比度编码显微成像系统中的编码光源模块实现对应的光源输出光谱，最后通过在该编码光源照明下获得编码显微图像，实现更高对比度的显微成像。

附图说明

图1是本发明一种高对比度编码显微成像系统的光路图；