[发明专利]一种自适应显微系统中的导引星选择优化方法

说明书

本发明公开了一种自适应显微系统中的导引星选择优化方法。利用宽场显微或者扫描显微成像方法对散射介质内部的发光物体进行预成像，并测试单个导引星的像差校正有效范围，然后根据预成像图像中发光点的分布，使用特殊设计的方法进行遍历搜寻，寻找最佳导引星的数量及其分布。本发明实现了用最少的导引星数目实现最优的像差校正覆盖范围，可较快重建散射介质中大视场范围的清晰成像结果。

技术领域

本发明属于显微成像领域的大视场下多导引星自适应光学校正成像方法，特别涉及了一种自适应显微系统中的导引星选择优化方法。

背景技术

在生物医学研究领域，光学显微镜作为一种不可或缺的研究工具被广泛应用。但是生物样本中普遍存在的光学折射率不均性会使得入射光发生散射与畸变，从而无法很好地聚焦在焦平面，严重降低了显微镜的成像性能。为了消除生物组织中散射与畸变带来的影响，获取深层组织处的清晰成像，常常引入自适应光学校正的方法对引起的像差进行校正。自适应光学是一种实时测量和校正波前的技术，最初应用在天文望远镜中。在天文成像中，为了解决大气湍流的动态干扰影响所带来的成像质量的降低，一般选定某些导引星作为参考从而校正因大气湍流等造成的像差畸变。而后导引星的技术也被引入到生物医学成像领域，作为自适应光学校正的重要参考，在自适应光学校正中被广泛应用。

在生物组织成像时，有时需要进行大视场的深度成像，而单个导引星所能覆盖的校正范围有限，已不能满足大视场下的成像要求，则需用到多个导引星依次进行自适应光学校正和成像，最终将多幅图像拼接起来得到大视野范围的清晰成像结果。为了用最少的导引星数目来获取最优的校正范围，尽量减小冗余的导引星带来的时间消耗，需要通过算法来完成导引星的选取。

发明内容

为了用最少的导引星数目来获取最优的有效校正覆盖范围，本发明提供了一种自适应显微系统中的导引星选择优化方法。本发明方法可以在密布的待选导引星中自动选取最优的导引星作为校正的依据，使得通过最少的导引星数目实现最优的像差校正覆盖范围，可较快重建散射介质中大视场范围的清晰成像结果。

本发明采用的技术方案是：

本发明利用宽场显微或者扫描显微成像方法对散射介质内部的发光物体进行预成像获得待选导引星，并测试单个待选导引星的像差校正有效范围，然后根据预成像图像中发光点的分布使用特殊设计的方法进行遍历搜寻，获得最佳导引星的数量及其分布。

后续进一步用搜寻到的导引星采用自适应光学校正方法对样本散射畸变图像进行校正优化，获得生物组织的清晰成像。

所述预成像具体为：利用宽场显微或者扫描显微成像方法对散射介质内部的发光物体进行预成像获得预成像图像，然后对预成像图像进行二值化处理并进行边缘检测获得连通域，并对发光物体其中的各个连通域进行椭圆拟合，选择出长短轴之比满足范围1～1.4的发光物体连通域作为待选导引星，从而得到密布的待选导引星的点图，同时测试单个待选导引星的像差校正有效范围，得到单个待选导引星自适应光学校正算法的有效校正范围圆的半径r。

所述在任意密布的待选导引星的点图中按照特殊设计的方法进行遍历搜寻，具体为：

1)初始以待选导引星点图作为搜寻区域，选取待选导引星点图中任一待选导引星作为初始的搜寻点，从初始的搜寻点开始依次搜寻下一个搜寻点；

2)对于当前的每个搜寻点做两道同心圆环，外圆半径均为2r-cr，内圆半径均为r，cr表示校正范围重合长度，从搜寻区域中去除当前搜寻点的内圆区域及其中的待选导引星，剩余部分保留为搜寻区域；

3)在属于同心圆环且属于当前搜寻区域的范围中，选择两道同心圆环中与外圆所在圆轮廓距离最小的待选导引星加入作为下一个搜寻点；

4)然后不断循环步骤2)-3)，如果不再有任意待选导引星可被搜寻到，将遍历到的所有搜寻点的内圆取并集获得有效覆盖面积，则执行步骤5)；