[发明专利]无透镜成像细胞检测装置的系统表征参数自适应提取方法

说明书

本发明公开了无透镜成像细胞检测装置的系统表征参数自适应提取方法，该方法应用于无透镜成像细胞检测装置，包括制作、固定待测基准样本，开启LED光源，CMOS图像传感器采集成像数据，处理成像数据得到细胞图像，确定并修正衍射亮条纹和衍射暗条纹准确位置，计算各衍射条纹波峰和波谷的准确极大值点和准确极小值点对应的所有系统表征参数。本发明通过检测细胞时提取系统表征参数，为不同环境条件下，基于无透镜成像系统的细胞检测装置的应用提供了支持。

技术领域

本发明属于医学图像分析技术领域，涉及无透镜成像细胞检测装置的系统表征参数自适应提取方法。

背景技术

光学显微镜是人类探索微观世界的重要工具之一。但是随着新概念的提出和社会的发展，人类对于探索微观世界有了更多的场景要求。在一些特定的场景中，一些新的方法表现出更好的匹配性。

在快速部署、大规模部署、即时检测等对于工具的便携性和成本有要求的一系列场景中，无透镜成像技术有着很好的表现，这一技术由美国加州理工大学的Yangchanghuei研究小组在2006年提出。经过多年的发展，一些研究已经逐步进入到原型机测试阶段。但是由于制作方法和实际使用环境的不同，测量结果仍会产生误差，误差的一部分来自于无透镜成像系统的系统参数误差。系统参数包括光源到衍射发生面的距离、衍射发生面到成像面的距离、光波长等，根据菲涅尔衍射模型，系统参数光源到衍射发生面的距离、衍射发生面到成像面的距离、光波长之间存在相关性。在实际应用中，这三个参数会存在一些误差，例如，光源的光波长会根据制造批次有所波动，光源到样本的距离，可能存在微小差距，如样本玻片的厚度等。目前通过无透镜成像系统的细胞检测装置进行细胞检测，主要是通过细胞参数的计算减小检测结果的误差，未涉及无透镜成像系统的参数误差。

发明内容

本发明的目的是提供无透镜成像细胞检测装置的系统表征参数自适应提取方法，通过提取能够表征光源到衍射发生面的距离、衍射发生面到成像面的距离、光波长三个系统参数的系统表征参数，以保证无透镜系统能够实现精确检测。

本发明无透镜成像细胞检测装置的系统表征参数自适应提取方法，无透镜成像细胞检测装置包括LED光源、凸透镜、CMOS图像传感器和PCB电路板，该方法具体按照以下步骤实施：

步骤1、制作待测基准样本，制作基准样本的实验材料可为但不限于半径远大于相邻衍射条纹距离的圆形或具有锐且直边缘的不透光区域等，需要能够在无透镜成像系统采集的图片中观察到清晰的衍射条纹；

步骤2、将待测基准样本置于CMOS图像传感器上，并进行固定；

步骤3、开启LED光源，使LED光源发出的光线经凸透镜聚拢垂直射向待测基准样本；

步骤4、打开CMOS图像传感器，使CMOS图像传感器记录待测基准样本的成像，将采集到的成像数据经PCB电路板导入计算机；

步骤5、对导出的成像数据通过亚像素插值法恢复图像数据的连续性，得到细胞图像；

步骤6、将细胞图像的细胞圆心作为标记位置，通过霍夫变换检测细胞图像中的标记位置，以细胞图像中的标记位置为中心，建立极坐标系；

步骤7、确定细胞衍射条纹最强光强点到标记位置的距离曲线，确定该距离曲线上波峰和波谷的极大值点和极小值点，其中极大值点表征衍射亮条纹的位置，极小值点表征衍射暗条纹的位置；

步骤8、通过超分辨率算法分别对衍射亮条纹的位置和衍射暗条纹的位置进行修正，得到衍射亮条纹准确位置和衍射暗条纹准确位置，即衍射条纹最强光强点到标记位置的距离曲线上波峰和波谷的准确极大值点和准确极小值点；

步骤9、以极坐标系参数θ从0度增加至360度，按照设置的步长递增，依次重复步骤7～8，直到得到细胞360度的各衍射条纹波峰和波谷的准确极大值点和准确极小值点，根据360度的波峰和波谷的准确极大值点和准确极小值点计算对应的所有系统表征参数。