[发明专利]一种多模式显微图像数值重建方法

说明书

本发明公开了一种多模式显微图像数值重建方法，首先利用K个不同的结构光照明样品，依次拍摄样品物光波的傅里叶谱亮斑，获取到K个数字化的傅里叶谱图像；然后利用数字化掩模板矩阵对每个傅里叶谱图像进行编码，获得对应的编码谱图像矩阵；接着将每个编码谱图像矩阵的所有矩阵元积分求和，获得K个傅里叶谱积分值；再将K个傅里叶谱积分值进行图像重建，重建得到的一幅数字图像即为一种模式的显微图像；最后还利用傅里叶谱图像进行不同模式显微图像的数值重建，最终获得多种模式的显微图像、一种及多种模式的差分相衬显微图像。本发明可以非常灵活地通过数值重建获得多种不同模式下的显微图像，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种多模式显微图像数值重建方法。

背景技术

样品在不同显微成像模式(如明场、暗场、环形照明以及差分相衬)下得到的显微图像各具特色，能提供样品的不同信息。传统的显微成像方式通常是将光源光束均匀照明样品，在样品物光波的像面直接采集图像。然而，这种现有的显微成像方式，为了观察同一个样品的明场、暗场、环形照明以及差分相衬等多模式显微图像，通常需要更换不同的显微镜零部件和进行机械上的移动、调整，甚至需要在不同的显微镜下进行，导致操作繁琐，难于实现对同一个样品的同一个视场进行不同成像模式下显微成像观察。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多模式显微图像数值重建方法，该方法可以非常方便地实现对同一个样品的同一个视场进行不同成像模式下显微成像观察，并可以获得传统显微成像下难于获得的显微成像效果。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种多模式显微图像数值重建方法，步骤如下：

S1、利用K个不同的结构光照明样品，依次拍摄样品物光波的傅里叶谱亮斑，获取到K个数字化的傅里叶谱图像；

S2、对于每个傅里叶谱图像，利用数字化掩模板矩阵进行编码，得到对应的编码谱图像矩阵；

S3、对于K个编码谱图像矩阵，分别将每个编码谱图像矩阵的所有矩阵元进行积分求和，得到K个傅里叶谱积分值；

S4、将获得的K个傅里叶谱积分值进行图像重建，重建得到的一幅数字图像即为一种模式的显微图像；

S5、不同模式显微图像的数值重建：

(1)重复步骤S2，其中利用另一个不同的数字化掩膜板矩阵对每个傅里叶谱图像进行编码，再重复步骤S3和S4即获得另一种模式的显微图像；

以此类推，对于多个不同数字化掩膜板矩阵中的每个数字化掩膜板矩阵，依次重复步骤S2～S4获得对应模式的显微图像，最终获得多种模式的显微图像；

(2)重复步骤S2，其中利用两个具有轴对称性的数字化掩模板矩阵分别进行编码，再重复步骤S3和S4即获得两种模式的显微图像G_as1和G_as2，并利用公式进行计算，从而获得一种模式的差分相衬显微图像G_as12；

(3)重复步骤(2)，其中利用另外两个具有轴对称性的数字化掩模板矩阵分别进行编码，再重复步骤S3和S4即获得两种模式的显微图像G'_as1和G'_as2，并利用公式进行计算，获得另一种模式的差分相衬显微图像G'_as12；

以此类推，对于多对不同的数字化掩模板矩阵，将成对的具有轴对称性的数字化掩模板矩阵依次重复步骤(2)获得对应的一种模式的差分相衬显微图像，最终获得多种模式的差分相衬显微图像。

优选的，由结构光发生器产生K个空间分布不同的结构光依次照明样品，样品物光波经过一个包含物镜的光学显微成像系统形成一系列的傅里叶谱亮斑，并且一个结构光对应一个傅里叶谱亮斑；