[发明专利]一种基于色散的显微成像方法及其应用

权利要求书

1.一种基于色散的显微成像方法，其特征在于，其包含训练神经网络模型和计算重建两个过程，其中，

第一过程：训练神经网络模型，其包括：

S1.1采集相干光源或部分相干光源下的训练样本的色散强度叠加像；

S1.2获得训练样本的相位图像，其包括：

S1.2.1在特定波长λ的光源下，确定最佳焦平面，将焦平面移动到最佳焦平面两侧对称位置的离焦面，在k个不同的视野下分别采集一对离焦图像，I_1n(r)和I_2n(r)分别表示第n对的两张离焦图像中，位置为r点处的强度，n＝1 ,2 ,3 ,4，…，k；离焦面与焦平面的距离均为；λ是S1.1中光源的波长范围内的任一值；

S1.2.2 利用S1.2.1获得的离焦图像求解相位真值，n＝1 ,2 ,3 ,4，…，k，获得相位图像；

S1.3训练神经网络模型，将S1.1获得的色散强度叠加像和S1.2获得的相位图像作为神经网络模型的输入，通过训练获得神经网络模型；

第二过程：计算重建，步骤包括：

S2.1在S1.1的条件下采集待测样本的不间断视频帧图；

S2.2将待测样本的不间断视频帧图输入训练好的神经网络模型，得到待测样本的相位图像；

所述采集是通过显微成像系统进行的。

2.根据权利要求1所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，S1.1中部分相干光源由设置了光谱滤波器的明场光源、特定波长的光源或激光合束提供，所述光谱滤波器的波长范围在λ₁和λ₂之间，所述特定波长的值是λ，所述λ是λ₁和λ₂之间的任一值。

3.根据权利要求2所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，所述部分相干光源由波长范围为λ₁和λ₂的光源提供时，先分别确定波长为λ₁和λ₂时的最佳对焦轴向位置，然后在两个最佳对焦轴向位置的中间点进行色散强度叠加像的采集。

4.根据权利要求1所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，该方法中使用的显微成像系统为光学显微镜。

5.根据权利要求4所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，所述光学显微镜为色散显微镜或者非色散显微镜，当所述光学显微镜为非色散显微镜时，在采集开始前在样本和物镜之间放置色散元件，所述色散显微镜或色散元件能够分离不同波长对应的成像平面。

6.根据权利要求5所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，所述色散元件为一种光学玻璃。

7.根据权利要求1所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，S1.2.2中相位真值的求取方法为基于多轴向平面的算法、基于不对称照明、全息和空间光调制的方法或微分干涉相衬成像模态的方法中的一种。

8.根据权利要求1所述的基于色散的显微成像方法，其特征在于，S1.2.2中相位真值的求取方法为基于多轴向平面的算法，其强度传输方程为，其中，/为波数，/为在位置/处的强度，可以在S1.2时采集或者用理想的平场图像代替，/为在位置/处的相位，/为轴向坐标，/为梯度算子，/是强度沿轴向的偏导数；将和焦平面的强度分布/代入强度传输方程，通过求解该方程获取相位真值/；所述理想的平场图像为所有元素都是1的矩阵。

9.权利要求1-8任一项所述基于色散的显微成像方法在无标记的活细胞、组织或材料成像中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，其为在术中无标记活细胞成像中的应用。