[发明专利]一种大视场超分辨流体显微成像系统及其实现方法

权利要求书

1.一种大视场超分辨流体显微成像系统，包括光片调制模块(100)，用于提供覆盖整个流体沟道的大视场超分辨光片，以提供入射结构光照明待测样品；微流控调制模块(200)，用于提供运动速度可控的待测目标；采集模块(300)，用于采集流经超分辨光片处样品截面的序列图像；重构模块(400)，用于将采集到的多帧图像序列利用图像重构算法进行三维重建；其特征在于，所述的光片调制模块(100)具体包括：超振荡平面柱透镜(1)，激光器或超连续可调光源，激光扩束镜，偏振态调制模块；所述的微流控调制模块(200)主要包括微流控芯片(2)；所述的采集模块(300)主要包括：成像透镜(3)和高速相机(4)；所述的重构模块(400)主要包括GPU处理器(5)；GPU处理器(5)中的图像序列预处理模块对实时采集到的混叠图像进行滤波降噪预处理，后续超分辨图像序列三维重建模块包括水平配准及深度计算两部分内容；

所述激光器或超连续可调光源发射的一束平面波垂直入射到超振荡平面柱透镜(1)上后，依次通过所述激光扩束镜和偏振态调制模块后，在超振荡平面柱透镜(1)的正下方产生超分辨光片，形成的光片照亮微流控芯片(2)沟道的待成像区域，光片与沟道截面平行，成像透镜(3)及高速相机(4)依次置于微流控芯片(2)的端面，且所述微流控芯片(2)的沟道、成像透镜(3)与高速相机(4)的感光面同轴，利用GPU处理器(5)结合图像重构算法对采集到的图像序列进行三维重建。

2.一种如权利要求1 所述的大视场超分辨流体显微成像系统，其特征在于，所述的超振荡平面柱透镜(1)为长度l₁、宽度w₁、厚度为t的直槽型结构；由超振荡平面柱透镜(1)产生的超分辨光片长度为l₂、宽度为w₂，流体沟道的截面宽度w₃满足：w₃≤w₂，流体沟道的截面深度l₃满足：l₃≤l₂。

3.一种如权利要求2所述的大视场超分辨流体显微成像系统，其特征在于，所述超振荡平面柱透镜( 1)面向可见光、近红外、中波红外、长波红外或太赫兹的电磁谱段，材料为Si₃N₄、SiO₂、TiO₂、Si、Ge或BaF₂。

4.一种基于如权利要求1-3之一所述系统进行大视场超分辨流体显微成像的方法，包括以下基本步骤：

步骤S401：将入射平面波照射到超振荡平面柱透镜(1)上，精确控制微流控芯片(2)中的液体流速，利用成像镜头(3)及高速相机(4)对超分辨光片沿流体沟道方向进行切片扫描的不同帧频序列图像进行采集；

步骤S402：利用图像滤波降噪算法对采集到的图像进行预处理，并从水平配准及深度计算两方面对预处理后的图像序列进行立体重构，利用层析图像处理算法重构目标的三维立体影像，进而实现大视场超分辨成像。

5.一种大视场超分辨显微层析成像系统，其特征在于，包括光片调制模块(100)、待测样品、采集模块(300)、重构模块(400)；

所述的光片调制模块(100)具体包括：超振荡平面柱透镜(1)，激光器或超连续可调光源，激光扩束镜，偏振态调制模块；所述的采集模块(300)主要包括：置于精密压电位移台上的成像透镜(3)和高速相机(4)；所述的重构模块(400)主要包括GPU处理器(5)；GPU处理器(5)中的图像序列预处理模块对实时采集到的混叠图像进行滤波降噪预处理，后续超分辨图像序列三维重建模块包括水平配准及深度计算两部分内容；

所述激光器或超连续可调光源发射的一束平面波垂直入射到超振荡平面柱透镜(1)上后，依次通过所述激光扩束镜和偏振态调制模块后，在超振荡平面柱透镜(1)的正下方产生超分辨光片，形成的光片照亮待测样品的待成像区域，成像透镜(3)及高速相机(4)依次置于微流控芯片(2)的端面，利用GPU处理器(5)结合图像重构算法对采集到的图像序列进行三维重建。

6.一种基于如权利要求5所述系统进行大视场超分辨显微层析成像的方法，其特征在于，

包括如下步骤：

步骤S401：将入射平面波照射到超振荡平面柱透镜(1)上，通过精密压电位移台控制成像透镜(3)沿与光片垂直的方向移动，利用成像透镜(3)及高速相机(4)对超分辨光片对样品进行切片扫描的不同帧频序列图像进行采集；

步骤S402：利用图像滤波降噪算法对采集到的图像进行预处理，并从水平配准及深度计算两方面对预处理后的图像序列进行立体重构，利用层析图像处理算法重构目标的三维立体影像，进而实现大视场超分辨成像。