[发明专利]一种基于LED阵列照明的显微成像系统位置标校方法

说明书

本发明提出了一种基于LED阵列照明的显微成像系统位置标校方法。在不放置样本的情况下，采集图像提取渐晕圆圆弧，并通过圆拟合获得其半径及对应圆心坐标。建立图像坐标系。建立LED阵列照明坐标系。拟合各LED照明对应图像中心计算LED阵列照明坐标系的相对于图像坐标系的偏转角θ。根据LED照明下各图像中心坐标计算得到中心LED照明对应的图像中心坐标。渐晕圆圆周可视为孔径角区域，结合拟合的渐晕圆像素半径，计算得到LED阵列平面到物面的像素高度。对各LED照明对应入射角建立等式，可计算得到LED阵列平面到物面的实际高度h，和中心LED照明单元相对于光轴的XY位置偏移difx、dify。本发明实现照明波矢的校正，消除系统位置误差影响，以此提升傅里叶叠层成像效果。

技术领域

本发明属于计算光学显微成像领域，具体为一种基于LED阵列照明的显微成像系统位置标校方法。

背景技术

2013年Zheng等人提出傅里叶叠层成像技术，该技术创新性地将传统光学显微镜的单一明场光源替换为可提供多入射角的LED阵列光源，结合叠层成像、孔径合成、相位恢复等技术，采用迭代式算法将不同入射角度下的图像频谱在频域中交替投影融合，最终重建出大视场、高分辨率的复振幅频谱，在工业质检、生物医学等领域具有广阔的应用前景和发展潜力。

在傅里叶叠层成像过程中，需要精确计算各LED单元对应的照明波矢，用于迭代更新过程中确定对应图像的频谱方位，从而进行振幅替换实现孔径融合及相位恢复。然而照明波矢的计算受到LED阵列的XY位置偏移误差、相机偏转角度误差以及LED阵列平面到样本的距离误差影响，在系统装调及测量过程中往往难以避免产生上述位置误差，导致计算的照明波矢和实际照明波矢不匹配，从而严重影响重建图像的质量。因此，为了提升傅里叶叠层成像的重建效果，对于基于LED阵列照明的傅里叶叠层显微成像系统位置标校显得至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于LED阵列照明的显微成像系统位置标校方法，解决傅里叶叠层成像技术的系统位置误差严重影响成像质量的问题。

本发明是这样实现的，

一种基于LED阵列照明的显微成像系统位置标校方法，该方法包括：

步骤1，在不放置样本的情况下，拍摄一组带有渐晕图样的图像；

步骤2，对各图像进行预处理及二值化，提取对应的渐晕圆弧轮廓；

步骤3，对提取的渐晕圆弧轮廓进行圆拟合，获取有效拟合得到的渐晕圆半径，以及对应的有效渐晕圆弧轮廓；

步骤4，对得到的渐晕圆半径去除部分奇异值，获得有效的渐晕圆半径；

步骤5，对有效的晕圆半径进行加权求和，得到最终的渐晕圆半径估计值；

步骤6，利用最终的渐晕圆半径估计值作为待拟合圆半径，重新对各有效的渐晕圆弧轮廓进行圆拟合，获得各图像对应的渐晕圆圆心坐标；

步骤7，取图像坐标系COOR_img，将坐标系原点设为渐晕圆圆心，通过各图像对应的渐晕圆圆心坐标计算在图像坐标系COOR_img下，各图像中心的坐标；

步骤8，基于照明波矢的中心对称性质，对关于中心LED照明中心对称的图像中心坐标求平均值，得到中心LED照明对应图像中心在图像坐标系COOR_img的坐标，即光轴所在坐标，而渐晕圆圆心为中心LED照明对应的光束中心，计算LED阵列中心照明相对于光轴的距离；