[发明专利]基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统及方法

说明书

本发明属于光学成像领域，公开了一种基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统及方法。包括1、搭建傅里叶显微成像系统；2、每次点亮n颗LED，从LED阵列最中心开始，逆时针螺旋遍历，直到点亮所有LED。每次点亮LED时，对每颗LED在规定的八个不同的方向上进行随机的位移，求出代价函数，取最小代价函数对应的位移量，进而更新光瞳函数和样品函数，再点亮下一组LED，进行下一次循环，直到点亮完所有LED，减少频移量的步长，继续大循环数次。3、计算重建图像。系统经过点亮多颗LED，在快速重建图像的同时快速了LED阵列位置的误差校正，提高了FPM重建恢复图像的速度和LED阵列误差校正的速度。

技术领域

本发明属于光学成像领域，尤其涉及一种基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统及方法。

背景技术

现在显微镜已经广泛应用于各种生物医学，数理病理学等，但是传统显微镜的大视场与高分辨率是不可兼得的，为了提高空间带宽积，提出了傅里叶叠层显微成像技术，该技术既可获得高分辨率，又可以获得宽视场，在医疗、生物等多个领域具有广泛应用前景。

传统的傅里叶叠层显微成像技术通过牺牲时间效率来提高空间分辨率，往往要采集上百幅不同照明角度的图像来进行迭代还原出高分辨率的图像，采集过程中耗费了大量的时间。例如Guoan Zheng等人在2013年发表的《Wide-field，high-resolution Fourierptychographic microscopy》就是通过对几百幅低分辨率图像进行重建，还原出高分辨率的图像。

LED阵列位置的误差也会引起成像质量的效果，如果一个LED元件的入射角因为LED位置问题有所偏差，使得相应的记录图像变成暗场图像而不是明场图像，在不进行定位校正的情况下，这将大大降低常规傅里叶叠层成像(FPM)的恢复效果。

Chao Zu等人在2016年发表的《Efficient positional misalignmentcorrection method for Fourier ptychographic microscopy》是基于模拟退火算法进行LED阵列位置误差校正，但是该篇论文每次校正一颗LED的位置，并且每次校正的方向是随机的，这样也会导致校正速率变缓。

因此提高校正LED位置阵列的效率的同时提高FPM的成像效率是非常有必要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统及方法，以解决校正LED位置阵列的速率变慢的技术问题。

为了提高成像速率以及LED阵列校正的速率，本发明的一种基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统及方法的具体技术方案如下：

一种基于LED阵列位置误差快速校正的傅里叶叠层成像系统，包括如下硬件：COMS传感器、显微物镜、样品载物台和可编程LED阵列，其特征在于，硬件从上往下安装顺序依次为CMOS传感器，显微物镜，样品载物台和LED阵列。

进一步地，所述样品载物台和可编程LED阵列的距离为80mm，每颗LED间的间距为2mm，照明光波长为630nm，所述显微物镜的数值孔径为0.1。

进一步地，其特征在于，所述系统外围搭建黑色幕布以屏蔽周围环境光。

本发明还公开了一种傅里叶叠层成像的方法，包括如下步骤：

步骤1：构建傅里叶叠层显微成像系统；

步骤2：校正LED阵列；

步骤3：计算重建图像。

进一步地，步骤1包括如下具体步骤：

步骤1.1：从上往下依次安装CMOS传感器，显微物镜，样品载物台和LED阵列；

步骤1.2：将样品放在样品载物台上；