[发明专利]一种双通道结构光数字相衬显微成像系统及其实现方法

权利要求书

1.一种双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，包括光源，扩束准直单元，分光器件，透镜组和两个相同的相机，其中，所述扩束准直单元用于将光源发出的发散光调整为平行光，并照射到待测物体上；所述分光器件、透镜组和两个相机构成两组对称的4f成像系统，得到两幅同步图像，用于计算实时明场显微图，差分相衬图以及定量相位图。

2.根据权利要求1所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，所述分光器件为非偏振分光棱镜，包括两个出射光面，所述两个出射光面分别在两个4f成像系统的傅里叶频谱面，光束的光轴通过所述非偏振分光棱镜的两个出射面的中心。

3.根据权利要求2所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，所述两个出射光面上各设有不透光不反射的遮光物，两个出射光面遮光物的形状和位置为对称互补关系。

4.根据权利要求3所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，所述两个相机的感光芯片关于非偏振分光棱镜内部的倾斜分界面对称。

5.根据权利要求4所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，所述扩束准直单元由两个透镜组成, 经扩束准直的平行光照射待测物体的方式为投射或反射。

6.根据权利要求1所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统，其特征在于，所述光源为发光光谱带宽为20nm的LED光源。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：利用分光器件和两个相机实现双通道同步控制与图像采集，得到同步采集图像和；

步骤S200：利用同步采集图像和计算得到实时明场显微图，差分相衬图以及定量相位图。

8.根据权利要求7所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S100具体包括以下步骤：

步骤S110：调整两个相机与分光器件的空间位置及摆放角度，使两个相机的感光芯片关于分光器件内部的倾斜分界面对称，两个相机采集到的图像为镜像关系；

步骤S120：将其中一个相机采集到的图像沿两幅图像的对称轴做翻转，然后通过采集分辨率板或者其他具有一定形态特征的物体成像后，采集到两幅相似图像；

步骤S130：使用图像匹配算法算出两幅相似图像之间的像素偏移量，根据像素偏移量来调整相机的感兴趣区域（ROI），得到两个同步采集图像和。

9.根据权利要求7所述的双通道结构光数字相衬显微成像系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S200中，计算实时明场显微图，差分相衬图以及定量相位图的方法分别为：

将步骤S100得到的两幅同步图像相加得到明场显微图，计算公式为：；

将步骤S100得到的两幅同步图像相减，然后与相同的两幅图相加得到的图像相比得到差分相衬图，计算公式为：；

将差分相衬图与双通道结构光数字相衬显微成像系统的参数结合，得到系统的相位传递函数，然后对差分相衬图进行二维傅里叶变换，将相位传递函数与频域差分相衬图相乘得到待测物体的相位分布图。