[发明专利]一种共聚焦点扫描成像的信号预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光扫描共聚焦显微镜领域，尤其涉及一种共聚焦点扫描成像的信号预处理方法。

背景技术

光学显微镜是历代生物学家观察研究对象的主要工具之一。激光扫描共聚焦显微镜是在荧光显微镜基础上发展起来的一种高分辨率，非接触式，能够三维成像的光学显微镜，它的光学分辨率突破了传统的衍射极限，使光学显微技术进入了一个新的发展阶段。

激光扫描共聚焦显微镜采用共轭焦点技术，使光源针孔、样本及探测器针孔处于彼此对应的共轭位置，并使用激光作为光源，激光束通过物镜聚焦于样本上，在扫描装置的驱动下，实现对样本的点扫描，最后计算机对扫描后的一维信号进行排列重组得到重建后的样本二维图像。由于光学系统中存在杂散光的干扰，电路系统中存在噪声，最终重建得到的样本二维图像中会含有大量噪声，这些噪声的存在掩盖了真实的图像信息，影响了后续的图像处理和分析的结果，因此需要对扫描得到的一维原始信号进行预处理，才能在样本二维图像重建过程中获得质量较高的样本图像。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种共聚焦点扫描成像的信号预处理方法，用于处理激光扫描共聚焦显微镜对样本扫描得到的模拟信号，包括：

将所述模拟信号记录为由样本图像各行首尾相接构成的原始一维信号；

使用模拟低通滤波器对所述原始一维信号进行滤波得到第一滤波信号；

对所述第一滤波信号进行数据采集得到第一数字信号；

使用数字低通滤波器对所述第一数字信号进行滤波得到第二滤波信号；

根据所述第二滤波信号重建所述样本的二维图像。

优选地，所述模拟低通滤波器为巴特沃斯低通滤波器，用于滤除所述原始一维信号中的高频噪声。

优选地，所述第一滤波信号由若干个不同频率的分量信号构成，其中，频率最高的分量信号的频率值为f_max。

优选地，对所述第一滤波信号进行数据采集得到第一数字信号包括：

对所述第一滤波信号使用采样频率f_s进行采样，得到采样信号，其中，f_s≥2f_max；

对所述采样信号进行模数转换，得到所述第一数字信号。

优选地，所述数字低通滤波器为有限脉冲响应(FIR)滤波器，用于滤除模拟低通滤波以及数据采集过程中引入的外界噪声，所述数字低通滤波器的截止频率为f_max的20％至30％。

优选地，所述第二滤波信号为一维数字电压信号，根据所述第二滤波信号重建所述样本的二维图像包括：

将所述第二滤波信号对应的电压值映射到图像灰度空间中，得到第二数字信号；

将所述第二数字信号进行排列得到所述样本的二维图像。

根据本发明实施方案中的共聚焦点扫描成像的信号预处理方法，可以直接对扫描得到的一维信号进行处理，有效地滤除光学系统中存在杂散光以及电路系统中的噪声，最终获得清晰平滑的样本二维图像。同时，一维信号滤波的速度非常快，基本不影响整个系统的响应时间，满足对二维图像进行实时显示的需要。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明一实施方案的共聚焦点扫描成像的信号预处理方法流程图；

图2是本发明一实施方案的一阶巴特沃斯低通滤波器的实施电路图；

图3是本发明一实施方案的二阶巴特沃斯低通滤波器的实施电路图；

图4是本发明一实施方案的对第一滤波信号进行数据采集得到第一数字信号的流程图；

图5是本发明一实施方案的根据第二滤波信号重建样本二维图像的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明一实施方案的共聚焦点扫描成像的信号预处理方法流程图。