[发明专利]一种用于结构光照明显微成像中结构光初相位的提取方法

权利要求书

1.一种用于结构光照明显微成像中结构光初相位的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：记录三幅不同初相位的结构光照明图像：

通过激光照明，经空间光调制器调制在样品面生成余弦结构光场可表示为：

式中：I(r)为余弦结构光场；r表示空间域的二维坐标；m、p与I₀分别为照明余弦结构光的调制度、空间频率及平均光强；是余弦结构光场的初相位；

控制空间光调制器改变结构光场的相移值，依次产生3个不同初相位的结构光场；结构光照明样品经显微系统成像，在成像系统的像面由CCD依次记录三幅不同初相位的结构光照明图像1、2、3，图像的表达式为：

式中：D₁(r)、D₂(r)、D₃(r)依次为采集的图像1、2、3；为图像1的初相位，为相移值；S_in(r)表示在焦样品信息；S_out(r)表示离焦背景信息；H(r)表示成像系统的点扩散函数；表示卷积运算；

步骤2：获取图像间的实际相移值：

对采集的三幅图像做傅里叶变换，获得三幅频谱图像4、5、6，频域图像表达式为：

式中：k表示频域的二维坐标；～表示傅里叶变换；j为虚数单位；为结构照明成像引入的两个额外高频频谱分量；

设定初始估计相移值并利用估计相移值构造逆矩阵，通过构造的逆矩阵对频谱图4、5、6中包含的3个相互混叠频谱分量进行分离，具体公式如下：

构造下式计算分离出的频谱分量ψ₂(k)与ψ₃(k)在空间频率p处的强度差值SD：

SD＝|ψ₂(p)|-|ψ₃(p)| (5)

基于频谱分量间强度差的特性，不断迭代优化估计相移值并计算SD的值，当SD取得最大值时，与对应的值即为实际相移值与

步骤3：提取照明结构光初相位：

利用步骤2中已获取的图像间实际相移值与通过下式对步骤1中采集的图像1、2、3重新组合，获得一幅去除了离焦背景像的新图像7：

对重组获得的图像7做傅里叶变换(FFT)得到其频谱图8，并计算频谱图8在空间频率p处的值，可表示为：

通过MATLAB取辐角函数arg计算上式的辐角值，即可计算获得初相位的值，数学计算公式为：

利用获取的实际相移值计算出另外两个初相位值

2.根据权利要求1所述一种用于结构光照明显微成像中结构光初相位的提取方法，其特征在于：步骤1中三幅不同初相位的结构光照明图像间无需相等且特殊的相移步长。