[发明专利]一种基于光场显微系统的光场三维重建方法

权利要求书

1.一种基于光场显微系统的光场三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1：搭建光场显微装置，按光的传播路径依次设置显微标本、显微镜、微透镜阵列、相机；

A2：根据需求确定移动间隔，设定相机帧率与平移台移动速度，确定相机端扫描策略；

A3：根据微透镜分布对光场图像进行平移、裁剪与对齐；

A4：根据荧光显微镜成像过程中散粒噪声特性，得到多光场图像三维重建目标函数；

A5：目标函数加入先验作为正则项，进行最大后验估计；

A6：将多光场反向投影平均结果作为迭代初始值；

A7：利用梯度下降算法进行迭代重建，得到大深度下分辨率深度一致的三维体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A1中，将所述微透镜阵列与所述相机进行固定，并将所述相机沿轴向放置在电控平移台上。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤A2中，确定相机端扫描策略为：

D_cam＝M²D_sample

其中D_sample为物空间中深度方向上的采样间隔，优选取15-40μm，M为系统的放大倍数，D_cam为相机采样间隔距离。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤A2中，多图像采集过程中的采样间隔s、电控平移台移动速度v与相机帧率f满足：

v＝sf。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，步骤A3中，对于分布均匀的微透镜阵列，根据连通域对单个微透镜进行划分得到中心微透镜与微透镜间距，以第一张光场图像作为基准对中心微透镜位置偏移量进行校准，并进行裁剪操作，使所有光场图像长宽一致并微透镜位置对齐。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，步骤A4中，利用似然函数的KL散度作为损失函数：

k为光场数据对应编号，k＝1,2,…,N，共有N组，以k为下标代表不同组相对应的数据，H为系统的点扩散函数的矩阵表达式，f为实际采集到的光场显微图像，b为假设的散粒噪声，其服从泊松分布，g为需要求解的深度方向上分辨率深度一致性强的三维体。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A5中，可加入的正则项包括L1、L2正则项与TV正则项，假设正则化项为f₁(g)，新的损失函数为：

L₀＝-∑_kf_kln(H_kg+b)+∑_kf_k！+∑_k(H_kg+b)+λf₁(g)，

λ为正则项系数。

8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，步骤A7中，采用Richardson-Lucy算法，采用的梯度下降算法步长不固定，与前一次的迭代结果相关。

9.如权利要求6至7任一项所述的方法，其特征在于，步骤A7中，计算梯度：

根据梯度下降公式：

取有

通过将三维反卷积算法运用到采集到的多张光场图片中，最后得到分辨率深度一致性更佳的重建三维体。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器执行时，实现如权利要求1至9任一项所述的方法的步骤A2至A7。