[发明专利]基于多层全息重建与聚焦策略的细胞群空间分布构建方法

摘要

本发明涉及一种基于多层全息重建与聚焦策略的细胞群空间场分布情况的构建方法，属于数字全息成像应用领域。该方法包括：设定重建的起始距离、终止距离以及各层步长，逐层重建并记录各层重建情况；对于某一层重建图像进行灰度统计，使用对数正态分布拟合曲线的曲率极值设置灰度阈值并结合形态学处理手段提取目标物区域；建立细胞聚焦判断函数，并经过相邻层间同一细胞成像质心的跟踪匹配后，添加聚焦最佳处的深度信息，构成细胞所处的空间位置；分别计算一幅全息图中各个细胞的聚焦深度和对应层重建图中的水平面质心投影，构建出细胞群的空间分布。本发明为多幅全息重建追踪多细胞运动轨迹奠定了重要基础，且普适于非细胞微观物体的观察测量。

主权项

1.一种基于多层全息重建与聚焦策略的细胞群空间分布构建方法，其特征在于：首先根据实际样本需要设定重建的起始距离、终止距离以及各层步长，逐层重建并记录各层重建情况；对于某一层重建图像进行灰度统计，使用对数正态分布拟合曲线的曲率极值设置灰度阈值并结合形态学处理手段提取目标物或细胞区域；通过统计目标物重建后的平均灰度、占据面积以及该层重建后全息图平均灰度值，建立细胞聚焦判断函数，并经过相邻层间同一细胞成像质心的跟踪匹配后，添加聚焦最佳处的深度信息就构成了细胞所处的空间位置；当一幅全息图中囊括了多个细胞时，分别计算得到各个细胞的聚焦深度以及对应层重建图中的水平面质心投影，构建出样本区域中细胞群的三维分布情况；该方法具体包括以下步骤：S1：读入待重建全息图，进行预处理；S2：设置多层重建起始重建距离、终止重建距离以及层间步长；根据具体所使用的记录光波，设置重建波长lamda；S3：按照所设置重建条件，逐层对图像完成重建，并对各层重建结果加以记录；S4：对某一层重建图像进行像素灰度统计，并使用对数正态分布拟合灰度统计曲线，依据曲线曲率极值设置灰度阈值，完成图像二值化，提取目标物或细胞大致区域；S5：结合空域灰度信息，使用形态学手段将二值图像进一步精确，使之尽可能贴合于物体在该层重建后的物像分布，去除非物体的干扰区域；S6：构建各细胞成像聚焦判断函数Focus；S7：不同层同一物体配准；S8：结合S6与S7逐一整合出每个细胞在不同层面上重建的聚焦情况及空间位置分布，进而构建出细胞群的空间分布。