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专利号: 2021106368750
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-02-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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;Sin(r)表示在焦样品信息;Sout(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。