[发明专利]一种无透镜成像系统中的准球细胞高度方向位移测量方法

权利要求书

1.一种无透镜成像系统中的准球细胞高度方向位移测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、制备含有标准球细胞的标准生物细胞样品；

步骤2、将微流控芯片放置于无透镜成像系统的CMOS图像传感器上，并将生物细胞样品通入到微流控芯片中；

步骤3、打开无透镜成像系统的单色光源，使光线照射在通有标准生物样品的微流控芯片上；

步骤4、打开图像采集装置，利用CMOS图像传感器采集标准生物细胞样品中准球细胞的衍射图像；

步骤5、根据无透镜成像系统成像原理及特点，建立菲涅尔衍射模型；

步骤6、计算菲涅尔衍射的衍射光强振幅，得到衍射环的位置与准球细胞到成像表面距离的关系式，建立该无透镜成像系统的准球细胞高度方向位移测量模型，所述准球细胞到成像表面的距离即为标准生物细胞样品到CMOS图像传感器的距离；

步骤7、采集待测生物细胞样品中准球细胞的衍射图像，根据该衍射图像得到准球细胞的衍射环到真实细胞边界的距离，通过高度方向位移测量模型计算得到待测生物细胞样品中准球细胞到成像表面的距离，该准球细胞到成像表面的距离即为该准球细胞的高度方向位移大小。

2.根据权利要求1所述的一种无透镜成像系统中的准球细胞高度方向位移测量方法，其特征在于，所述单色光源为点光源或平行光源。

3.根据权利要求1所述的一种无透镜成像系统中的准球细胞高度方向位移测量方法，其特征在于，所述步骤5具体为：

由于无透镜系统中光源到成像面的距离为有限距离，其衍射原理符合菲涅尔衍射，又因为准球形细胞的衍射边缘不是标准圆，因此符合直边菲涅尔衍射，衍射发生在以锐利直边为界的半无限平面上，成像平面上的光强I即直边菲涅尔衍射模型表示为：

式(1)中，I₀是平均光强，C(w)、S(w)为菲涅耳积分；

C(w)、S(w)表示为：

式(3)中，r'是光源到标准生物细胞样品的距离，s'是标准生物细胞样品到CMOS图像传感器的距离，x是标准生物细胞样品的衍射图像中衍射环到真实细胞边界的距离，λ为光波长，r'、λ均为已知量，s'、x均为未知量。

4.根据权利要求3所述的一种基于无透镜成像系统光强模型的准球细胞测量方法，其特征在于，所述步骤6具体按照以下步骤实施：

由式(1)得到下式，

由式(2)、(3)得：

由式(4)和(5)解得：

在标准生物细胞样品中准球细胞的菲涅耳衍射图案的亮条纹和暗条纹的位置上，满足C(w)＝S(w)，将C(w)＝S(w)带入式(6)可得衍射光强振幅为：

将式(3)代入式(7)，得到标准生物细胞样品中准球细胞的衍射环到真实细胞边界的距离与准球细胞到成像表面距离的关系式，该关系式即为该无透镜成像系统的准球细胞高度方向位移测量模型。

5.根据权利要求3所述的一种无透镜成像系统中的准球细胞高度方向位移测量方法，其特征在于，所述步骤7具体按照以下步骤实施：

通过图像采集装置采集待测生物细胞样品中准球细胞的衍射图像，根据该衍射图像得到准球细胞的衍射环到真实细胞边界的距离，将衍射环到真实细胞边界的距离代入准球细胞高度方向位移的测量模型，得到准球细胞到成像表面的距离，准球细胞到成像表面的距离即为该准球细胞的高度方向位移大小，待测生物细胞样品中准球细胞的高度方向位移测量完成。