[发明专利]基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法

说明书

本发明公开了一种基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法，该方法包括：在显微成像系统中，放置反射镜在样本上方，将微透镜阵列放置在显微镜成像的像面位置；通过纳米级快速平移台搭载微透镜阵列在像面平移进行亚像素扫描，采集样本的空间频率分量信息；根据样本的空间频率分量信息和非相干数值孔径融合算法以及经过解混叠的重建算法进行类4pi显微成像。该方法使用反射镜帮助物镜采集到更多的空间信息，与扫描光场的非相干孔径融合技术相结合，经过解混叠的重建算法将采集到的二维图像重建为三维显微图像。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，特别涉及一种基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法。

背景技术

sLEM(scan Light Field Microscopy，扫描光场显微镜)是一种同时能够进行三维高分辨快速成像的方法。该方法通过对放置在像面上的微透镜阵列进行符合特定规则的平移，从而采集到更多的空间频率信息，通过基于最大似然估计的解卷积算法重建高分辨率的显微三维图像，通过时间权重和时间轮转算法维持显微三维图像的高时间分辨率，进而达到高空间分辨率、高时间分辨率的三维快速显微成像。

4pi显微技术是一种提升显微成像系统z轴分辨常用的技术。传统4pi显微成像主要是使用双物镜对同一个样本点进行不同方向的采集，这种采集方式会使得显微系统的z轴空间频率提升一倍，因此也就可以使得图像的z轴分辨率提升一倍。但双物镜4pi系统存在一定的问题，譬如系统搭建困难，双物镜的采集光路光程要完全相等，不能够存在光程差；实验操作困难，对于双物镜系统而言，样本的搭载较为困难。从物理本质上来说，如果在样本面上覆盖一个物镜，在采集过程中就类似于使用单个物镜实现了双物镜采集的效果。

微透镜阵列(Micro Lens Array，MLA)是一种基于当代精密光学加工技术而产生的一种全新透镜设计思路。传统透镜是使用一整个镜片对光路进行调整或对场景进行采集，微透镜阵列在镜片上布满了微小的透镜(通常大小为100um)，这样在相机传感器上得到的就是三维物体多角度的信息。

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反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法，该方法使用反射镜帮助物镜采集到更多的空间信息，与扫描光场的非相干孔径融合技术相结合，经过解混叠的重建算法将采集到的二维图像重建为三维显微图像。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法，包括：

在显微成像系统中，放置反射镜在样本上方，将微透镜阵列放置在显微镜成像的像面位置；

通过纳米级快速平移台搭载微透镜阵列在像面平移进行亚像素扫描，采集样本的空间频率分量信息；

根据所述样本的空间频率分量信息和非相干数值孔径融合算法以及经过解混叠的重建算法进行类4pi显微成像。

本发明实施例的基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像方法，使用反射镜帮助物镜采集到更多的空间信息，与扫描光场的非相干孔径融合技术相结合，经过解混叠的重建算法将采集到的二维图像重建为三维显微图像。

另外，根据本发明上述实施例的基于反射镜扫描光场的类4pi显微成像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，根据所述显微成像系统中物镜的参数估算所述反射镜与所述样本的距离。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在采集样本的空间频率分量信息时，将系统焦面放置在所述反射镜的镜面上，以保证所述样本的真实信息和所述反射镜里的信息均进行采集。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在进行类4pi显微成像时，通过对所述样本和所述反射镜同时移动来采集点扩散函数。