[发明专利]一种基于相位成像生物细胞亚表面形态快速重建方法

权利要求书

1.一种基于相位成像生物细胞亚表面形态快速重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、细胞样本相位图像提取：通过显微镜成像系统获得细胞样本相位图像；

步骤S2、细胞样本形貌重建：

步骤S2.1、记录样本的相位图，样本的相位图表达为：

其中，表示光穿过透明样本的总相移值，h(x，y)表示光穿过样本时的轴向物理厚度，n_c(x，y，z)表示样本的平均折射率折射率，n_m表示样本所处环境液的折射率，λ为光的波长；

步骤S2.2、记录样本的相位梯度曲线：

x_n＝n，n为正整数 公式三

x表示沿着X方向的轴向梯度曲线，n表示根据已获取的相位图的像素数即n×n将相位图划分为n条相位梯度曲线；

步骤S2.3、判断跳变点，确定样本的边界信息：

根据公式四判断每条相位梯度曲线上的跳变点的数目，

P_y(x，y)-P_y(x，y-1)＞0 and P_y(x，y)-P_y(x，y-1)＞0 公式四

P_y(x，y)表示在坐标点(x，y)处沿Y方向的相位梯度值，P_y(x，y-1)表示(x，y)前一个点的相位梯度值，P_y(x，y+1)表示(x，y)后一个点的相位梯度值，在坐标点(x，y)处的相位梯度值P_y(x，y)比相邻两点的相位梯度值都大，是附近相位梯度的峰值，则称该点为跳变点，通过跳变点确定样本的边界信息；

步骤S2.4、三维形貌重构：

根据公式二反演样本的物理厚度得到公式五，计算的到样本的物理厚度，通过样本的边界信息和物理厚度，从而获得样本的三维形貌，

其中，h表示样本的物理厚度，表示光穿过透明样本的总相移值，n_c(x，y，z)-n_m表示样本的平均折射率与样本所处环境液的折射率之差。

2.根据权利要求1所述的基于相位成像生物细胞亚表面形态快速重建方法，其特征在于，所述显微镜成像系统包括光源(1)、磨砂透镜(2)、彩色滤光片(3)、第一反射镜(4)、第一物镜(5)、电动载物平台(6)、第二物镜(7)、第二反射镜(8)、4f成像系统(9)、分光棱镜(10)、第一CCD(11)、第二CCD(12)和成像软件(13)；

所述磨砂透镜(2)、彩色滤光片(3)和第一反射镜(4)沿着光源(1)的输出方向并排分布；

所述第一物镜(5)、电动载物平台(6)和第二物镜(7)沿反射光方向依次放置；

所述第二反射镜(8)、4f成像系统(9)和分光棱镜(10)沿平行光速依次分布，光路汇聚到分光棱镜(10)上分别投射在第一CCD(11)和第二CCD(12)，第一CCD(11)和第二CCD(12)分别与成像软件(13)连接。

3.根据权利要求2所述的基于相位成像生物细胞亚表面形态快速重建方法，其特征在于，所述步骤S1中通过显微镜成像系统获得细胞样本相位图像具体为：

步骤S1.1、使波长为λ的光源(1)发出的光束进入镜像倒置显微镜系统，通过磨砂透镜(2)和彩色滤光片(3)后，形成平行光入射到第一反射镜(4)；

步骤S1.2、平行光经过第一反射镜(4)后，穿过第一物镜(5)和放置在电动载物平台(6)的样本再通过第二物镜(7)后汇聚到第二反射镜(8)形成平行光束；

步骤S1.3、所述平行光束通过4f成像系统(9)后经过分光棱镜(10)分成两束光分别被两个信息采集器第一CCD(11)和第二CCD(12)接收，最终传输到成像软件(13)形成相位图像。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于相位成像生物细胞亚表面形态快速重建方法，其特征在于，所述显微镜成像系统为BioPhase镜像倒置显微镜成像系统。