[发明专利]零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用

权利要求书

1.一种用于光学平板旋转微扫描显微热成像系统的零点定标方法，所述的光学平板旋转微扫描显微热成像系统包括红外光学平板、精密光学平板支座、高精度电控旋转平台及其控制器，光学平板支座保证光学平板与成像系统光轴保持一定倾角θ，当平板绕光轴进行方位角旋转时，会集光束的聚焦点将在成像面上形成以原像点为中心，Δ为半径的圆周；如果以探测器阵列的直角坐标系为基准，旋转光学平板使其分别在45°、135°、225°和315°4个位置进行图像采样，且根据光学平板的折射率n，设计平板厚度d和倾斜角度θ，使其中L为探测器单元的中心距，则由此获得标准2×2微扫描模式下的4幅低分辨力欠采样图像，系统微扫描零点为标准2×2微扫描模式下采集第一幅欠采样图像的位置；其特征在于：以旋转平台为起点，采集第一幅图像，然后顺时针旋转90°采集第二幅图像；利用频率域图像配准技术计算两幅图像之间的微位移，然后基于几何原理和标准2×2微扫描原理确定到微扫描零点需要旋转的角度和方向；

角度和方向共分为如下列四种情况：

(1)x＞0，y＞0，顺时针旋转光学平板度；

(2)x＞0，y＜0，逆时针旋转光学平板度；

(3)x＜0，y＜0，逆时针旋转光学平板度；

(4)x＜0，y＞0，顺时针旋转光学平板度；

其中：

(1)若x＝0，则将光学平板顺时针旋转90°即可；

(2)若x＝0，则将光学平板逆时针旋转90°即可；

(3)若y＝0，则将光学平板逆时针旋转180°即可；

(4)若x＝0，则将光学平板顺时针旋转90°即可；

其中，以光学平板旋转中心为原点O，建立直角坐标系X₁OY₁，在扫描圆周上，正方形1234为标准2×2微扫描模式下4幅欠采样图像的采集位置，其中点1为系统微扫描零点；正方形1′2′3′4′为以旋转台测试零点为起点获得的4幅欠采样图像的采集位置，其中点1′为以选定的旋转台角度作为的旋转台测试零点；以1′位置为原点O′，建立相对X₁OY₁平移的直角坐标系X₂O′Y₂，利用频率域图像配准技术计算出位置2′图像相对于位置1′图像的亚像素级微位移量(x，y)，到微扫描零点旋转的角度均在旋转台测试零点位置1′上开始旋转。

2.一种如权利要求1所述的零点定标方法在光学平板旋转微扫描显微热成像系统的应用，其特征在于：其应用步骤如下：

(1)通过红外显微物镜和红外光学平板将物体的红外辐射图像成像到红外焦平面探测器上；

(2)利用微扫描控制器旋转光学平板到旋转台测试零点位置；

(3)以步骤(2)中的旋转台测试零点为起点，采集第一幅图像，然后顺时针选转90°采集第二幅图像；

(4)利用频率域图像配准技术计算两幅图像之间的微位移，然后基于几何原理和标准2×2微扫描原理确定到微扫描零点所需要旋转的角度和方向；

(5)根据步骤(4)中得到的角度和方向，通过微扫描控制器控制旋转平台旋转相应的角度即完成微扫描零点的定标；

(6)以步骤(5)中的微扫描零点为起点，由控制器控制固定光学平板的旋转平台使显微热图像通过光学平板后，在四个依次相差90°的倾角条件下，形成标准2×2微扫描模式，得到4帧低分辨力图像；

(7)通过图像采集卡依次将步骤(6)中的4帧低分辨力标准视频热图像转化为数字图像，并存于计算机中；

(8)按标准2×2模式采集图像的方式，将步骤(7)中的4幅图像直接插值即可得到高分辨力图像；

(9)对步骤(8)中的高分辨力图像进行显微热图像显示、分析、存储和超分辨力复原处理。

3.如权利要求2所述的一种应用，其特征在于：所述步骤(6)中，首先旋转光学平板到与水平方向成45°的左上方作为微扫描零点的位置1，完成第1次成像；然后顺时针旋转光学平板90°，使成像位置在探测器阵列上向右移动L/2，即与水平方向成45°的右上方位置2，完成第2次图像；在位置2的基础上，再顺时针旋转90°，使成像位置在探测器阵列向下位移L/2，得到右下方位置3的第3幅图像；最后再继续旋转90°到达位置4，获得第4次成像；以上过程周期循环进行，采用最新的4幅低分辨力图像按标准2×2微扫描模式插值可获得1幅高分辨力的过采样图像。