[发明专利]剪切数字全息及其血细胞形貌和折射率同时测量方法

说明书

本发明属于数字全息技术领域，具体涉及一种剪切数字全息及其血细胞形貌和折射率同时测量方法，其中血细胞三维微观形貌和折射率同时测量方法包括：采集各波长离轴干涉图；根据采集到的各波长离轴干涉图获取物波复振幅；从物波复振幅中恢复血细胞相位；构建血细胞相位表达式；以及测量出血细胞三维微观形貌和折射率，无需逐层扫描血细胞、无需使用血细胞三维层析成像技术，计算数据量小、简单、便捷；无需更换血细胞介质，技术难度低、可操作性强，无需额外测量装置；只需要采集两个单波长下的离轴干涉图，可快速恢复其相位，实现血细胞三维微观形貌和折射率的同时测量。

技术领域

本发明属于数字全息技术领域，具体涉及一种剪切数字全息及其血细胞形貌和折射率同时测量方法。

背景技术

细胞是生命活动的基本单位。数字全息术凭借其高精度、无损伤和可定量的光学非接触成像优势，已成为血细胞免标记相位显微成像的一个新标杆。

从血细胞免标记相位显微成像过程可知，血细胞相位的大小一般取决于血细胞光轴方向上的高度和折射率分布。血细胞光轴方向上的高度一般是表征血细胞三维微观形态，而血细胞折射率一般是疾病诊断的重要依据；因此，无论是在细胞研究领域还是医学领域，同时测量这两个参数意义重大，而且技术难度大。目前，主要有以下几个代表性方法：(1)利用共聚焦显微镜的扫描技术获取细胞三维微观形貌，利用相位显微镜测量细胞相位，然后获取细胞折射率；但是，该方法使用的设备笨重、价格高昂，导致测试成本高、效率低；(2)利用三维层析相位显微镜，分层次对细胞成像，获取细胞多层级的二维折射率分布，然后运用相关重构算法构建细胞三维折射率分布，进而获取细胞三维微观形貌；但是，该三维层析过程方法计算量大、费时、实时性差；(3)通过更换细胞介质，改变细胞介质的折射率，实现不同细胞介质下的相位测量，获得细胞形貌和折射率；但是，该方法需要更换细胞介质，导致其操作难度大、可行性较差。虽然上述细胞形貌和折射率测量都取得了一定的进展，但是方法复杂、难度大、可操作性低。

因此，基于上述技术问题需要设计一种新的剪切数字全息及其血细胞形貌和折射率同时测量方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种剪切数字全息及其血细胞形貌和折射率同时测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种血细胞三维微观形貌和折射率同时测量方法，包括：

采集各波长离轴干涉图；

根据采集到的各波长离轴干涉图获取物波复振幅；

从物波复振幅中恢复血细胞相位；

构建血细胞相位表达式；以及

测量出血细胞三维微观形貌和折射率。

进一步，采集的各波长离轴干涉图为：

其中，为波长λ₁下的物波；为波长λ₂下的物波；为波长λ₁下的参考波；为波长λ₂下的参考波；*为复共轭。

进一步，所述根据采集到的各波长离轴干涉图获取物波复振幅的方法包括：

对采集到的各波长离轴干涉图进行处理，提取物波复振幅，其提取的波长λ₁和λ₂下的物波复振幅和分别表示为：

其中，FFT为傅里叶变换；FFTSHIFT为傅里叶频谱移中心操作；IFFT为傅里叶逆变换。

进一步，所述从物波复振幅中恢复血细胞相位的方法包括：