[发明专利]基于光场信息去除光学像差的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于光场信息去除光学像差的方法及装置，其中，该方法包括：获取荧光样本的光场图像，将光场图像重排得到荧光样本不同角度下的子孔径图像；计算各个子孔径图像相对于中心孔径图像的位移量，根据计算出的位移量得到一张位移图，根据位移图计算相应频域面上的相位并得到相位图；对相位图进行处理得到正确相位图，将正确相位图加入点扩散函数的仿真中，得到新的子孔径点扩散函数，根据新的子孔径点扩散函数解得荧光样本正确的三维信息。该方法可以消除光学系统像差与环境样本带来的空间不一致的像差，利用光场信息进行准确的三维重建，不需要标定点扩散函数，简化重建过程。

技术领域

本发明涉及光场成像技术领域，特别涉及一种基于光场信息去除光学像差的方法及装置。

背景技术

光场成像是一种快速体成像方法，通过在光路中加入微透镜阵列记录4D光场信息。由于光场同时记录了空间与角度信息，将单张或者多张光场图进行处理，可得到场景的三维信息。

在宏观成像场景中，镜头等光学元件会带入像差；在显微成像中，样本的散射以及光路都会造成像差。这些像差会导致重建结果不准确。另外，由于实际采集的点扩散函数与仿真的不同，一般需要标定系统的点扩散函数，使重建过程更加复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于光场信息去除光学像差的方法，该方法可以消除光学系统像差与环境样本带来的空间不一致的像差，利用光场信息进行准确的三维重建，不需要标定点扩散函数，简化重建过程。

本发明的另一个目的在于提出一种基于光场信息去除光学像差的装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于光场信息去除光学像差的方法，包括：

S1，获取荧光样本的光场图像，将所述光场图像重排得到所述荧光样本不同角度下的子孔径图像；

S2，计算各个子孔径图像相对于中心孔径图像的位移量，根据计算出的位移量得到一张位移图，根据所述位移图计算相应频域面上的相位并得到相位图；

S3，对所述相位图进行处理得到正确相位图，将所述正确相位图加入点扩散函数的仿真中，得到新的子孔径点扩散函数，根据所述新的子孔径点扩散函数解得所述荧光样本正确的三维信息。

本发明实施例的基于光场信息去除光学像差的方法，在采集光场图之后，重排得到子孔径图像，计算各子孔径图像与中心孔径图像的相关函数，得到对应位移量。通过上述位移量，计算出物镜后焦面的相位。通过该相位计算新的子孔径点扩散函数，并计算得到准确的三维重建结果，不需要标定点扩散函数，简化重建过程，并且可以得到准确的三维重建结果。

另外，根据本发明上述实施例的基于光场信息去除光学像差的方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，利用光场系统获取所述荧光样本的光场图像，根据预设需求将所述光场图像进行重排，得到多个子孔径图像，所述多个子孔径图像分别含有所述荧光样本不同角度的信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述光场系统包括：点光源、多个透镜、微透镜阵列和图像传感器，所述点光源包括所述荧光样本，所述图像传感器放置于所述微透镜阵列的后焦面上，采集的所述光场图像为4D信息包含二维空间信息和二维角度信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在对所述光场图像重排之前还包括：对所述光场图像进行插值，增加所述光场图像的像素个数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述计算各个子孔径图像相对于中心孔径图像的位移量，包括：计算各子孔径图像与中间孔径图像的互相关函数，找到所述互相关函数最大值对应的坐标，再算出各相应位移量。