一種顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法
【專(zhuān)利摘要】一種顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，包括如下步驟：根據(jù)顯微成像系統(tǒng)的成像模型和圖像采集的參數(shù)，生成大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，以其中心進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取，得到一系列不同空間大小的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；計(jì)算各三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)歸一化能量，構(gòu)成三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大小和相應(yīng)能量數(shù)據(jù)集；設(shè)定序列能量區(qū)域，獲取相應(yīng)區(qū)域的最小空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集。該方法能夠在確定三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量大小的基礎(chǔ)上，獲得最小的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大小，在相同算法的情況下獲得最短的圖像去卷積復(fù)原處理時(shí)間，提高復(fù)原效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法 -、技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于能量的顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方 法，該方法是數(shù)字共焦顯微技術(shù)中Ξ維生物顯微圖像復(fù)原處理中Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)選取的一 個(gè)重要環(huán)節(jié)，屬于數(shù)字圖像復(fù)原處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法的應(yīng)用，可按照一般觀察瀏覽和分析 測(cè)量的不同需要，結(jié)合復(fù)原效果和處理時(shí)間的綜合權(quán)衡考慮，在作出Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)不同 能量大小選取的基礎(chǔ)上，獲得最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大小。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字共焦顯微技術(shù)W普通生物光學(xué)顯微鏡為基礎(chǔ)，配置圖像探測(cè)器、精密移動(dòng)控 制機(jī)構(gòu)和電腦，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)采集的生物樣本顯微圖像進(jìn)行復(fù)原處理，消除焦 面W外的散焦的影響，W提高細(xì)胞圖像的分辨率。
[0003] 數(shù)字共焦顯微技術(shù)中的復(fù)原處理，采用的是Ξ維顯微圖像去卷積復(fù)原方法。表征 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，直接決定著去卷積復(fù)原處理的效果。Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) 越準(zhǔn)確地反映顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的能量分布，復(fù)原效果越好。在此基礎(chǔ)上，Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能 量越大，復(fù)原效果越好。但在相同能量的情況下，Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)有多種不同的結(jié)構(gòu)，W致 有多種不同的空間大小?？臻g大小越小，圖像去卷積復(fù)原處理的時(shí)間越短，速度越快，復(fù)原 效率越高。因此，在確定了 Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量之后，如何獲得盡可能小的空間大小Ξ維點(diǎn) 擴(kuò)散函數(shù)，是數(shù)字共焦技術(shù)中Ξ維顯微圖像去卷積復(fù)原處理中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。 Ξ、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法。 該方法能夠在確定Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量大小的基礎(chǔ)上，獲得最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大 小，在相同算法的情況下獲得最短的圖像去卷積復(fù)原處理時(shí)間，提高復(fù)原效率。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：一種顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小 空間集的采集方法，包括如下步驟：
[0006] 1)根據(jù)顯微成像系統(tǒng)的成像模型和圖像采集的參數(shù)，生成大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) h(M，N，L)，對(duì)大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)W其中屯、進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取，得到一系列不同空 間大小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l);
[0007] 2)計(jì)算大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)和各Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)的能量，并 W大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)的能量值為基準(zhǔn)進(jìn)行能量歸一化，構(gòu)成各Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函 數(shù)h(m，η，1)空間大小和相應(yīng)能量數(shù)據(jù)集；
[000引3)在能量值0至1的范圍內(nèi)，設(shè)定序列能量區(qū)域，在每個(gè)能量區(qū)域范圍遍歷Ξ維點(diǎn) 擴(kuò)散函數(shù)數(shù)據(jù)集，獲取空間區(qū)域大小最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò) 散函數(shù)最小空間集的采集。
[0009]所述的大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)，是根據(jù)顯微成像系統(tǒng)的成像模型和圖像 采集的參數(shù)，包括顯微鏡物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑參數(shù)、光源波長(zhǎng)、相機(jī)祀面大小和分辨率 W及切片層距參數(shù)，生成相應(yīng)大空間MXNXL^維矩陣形式的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，其中M = N， 為較大的整數(shù)奇數(shù)，L為一個(gè)較大的奇數(shù)，L=M或者L聲Μ。
[0010] 所述的大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)W其中屯、進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取，是W大空間Ξ維 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h (M，N，L)中屯、為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)向Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)徑向X、y和Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)軸向Z方 向進(jìn)行所有矩陣元素組合的對(duì)稱(chēng)截取，得到一系列空間大小為3X3X3、3X3X5、…、3X3 XL、5X5X3、5X5X5、…、5X5XL、…、MXNXL 的Ξ 維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) h(m，n，l)，其中 m = n。
[0011] 所述的在能量值0至1的范圍內(nèi)，設(shè)定序列能量區(qū)域是指將能量值0至1的范圍，劃 分N等份，得到的N個(gè)能量值區(qū)域。
[0012] 所述的空間區(qū)域大小最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是指在某一個(gè)能量值區(qū)域內(nèi)，所有相 應(yīng)的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)中，其Ξ維矩陣空間最小，矩陣元素最少。
[0013] 本發(fā)明的突出效果在于：
[0014] 數(shù)字共焦顯微技術(shù)中的復(fù)原處理，采用的是Ξ維顯微圖像去卷積復(fù)原方法。表征 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，直接決定著去卷積復(fù)原處理的效果和時(shí)間。在Ξ維點(diǎn) 擴(kuò)散函數(shù)準(zhǔn)確反映顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的能量分布、W及根據(jù)不同復(fù)原效果需要確定Ξ維點(diǎn)擴(kuò) 散函數(shù)能量大小的基礎(chǔ)上，Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大小越小，圖像去卷積復(fù)原處理的時(shí)間越 短，速度越快，復(fù)原效率越高。本發(fā)明能夠在確定Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量大小的基礎(chǔ)上，獲得 最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)空間大小，在相同算法的情況下獲得最短的圖像去卷積復(fù)原處理時(shí) 間，提局復(fù)原效率。 四、
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)。
[0016] 圖2對(duì)大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L) W其中屯、進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取。
[0017] 圖3不同空間大小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0018] W下通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019] 本發(fā)明所述的顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，包括W下步 驟：
[0020] (1)大空間^維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)}1(21，21，21)生成
[0021] 設(shè)顯微成像系統(tǒng)圖像采集的參數(shù)，顯微鏡物鏡放大倍數(shù)40倍、數(shù)值孔徑為0.6、光 源波長(zhǎng)550nm、CCD相機(jī)祀面大小1/3英寸，分辨率640 X 480，切片層距0.3215皿，生成ΜXNX L為21 Χ21 Χ21的大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)，其中Μ=Ν=21，L = 21;
[0022] (2)不同空間大小Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)的截取
[0023] 設(shè)置一個(gè)離散直角坐標(biāo)系A(chǔ)(m，n，l)，大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)的中屯、與直 角坐標(biāo)原點(diǎn)重合。對(duì)大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h (M，N，L)，自其中屯、原點(diǎn)向坐標(biāo)系m，η，1各軸分 別對(duì)稱(chēng)截取大小πι = η = 3、5、7、···、21，1為3、5、7、…、21，得到一系列不同空間大小為3Χ3Χ 3、3 Χ3Χ5、···、3Χ3 Χ21、5Χ5Χ3、5Χ5Χ5、…、5X5X21、...，21 X 21X21的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函 數(shù)h(m，n，l)。
[0024] (3)建立Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量數(shù)據(jù)集
[0025] Wh2(m，n, 1)計(jì)算各不同空間大小Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n, 1)中各坐標(biāo)點(diǎn)的能量 值，累計(jì)相加得到各Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)的能量。W大空間Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L) 的能量為基準(zhǔn)，對(duì)各Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)進(jìn)行能量歸一化，得到各點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n， 1)的能量比，獲得的各不同空間大小Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)歸一化能量數(shù)據(jù)集，如表1所示。
[0026] 表1.各不同空間大小Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)歸一化能量數(shù)據(jù)集(40X)
[0027]
[0028] (4)在歸一化能量值0至1的范圍內(nèi)，劃分N等份，得到N個(gè)能量間隔點(diǎn)，每個(gè)能量間 隔為A E = 1 /N。設(shè)定間隔點(diǎn)的能量偏差Δ e。
[0029] (5) W能量值0為起點(diǎn)，W能量間隔Δ E為步進(jìn)距離，W能量值1為終點(diǎn)進(jìn)行步進(jìn)，每 步進(jìn)所達(dá)到的能量值為i ΧΔΕ，其中i = l，2,…，N。
[0030] (6)在每一步進(jìn)所達(dá)到的能量值范圍i X Δ E+ Δ e內(nèi)，遍歷Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)能量數(shù) 據(jù)集，獲取相應(yīng)能量值范圍的空間區(qū)域大小最小的Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
[0031] (7)由能量值0至1完成各步進(jìn)，實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的 義集，如表2所不。
[0032] 表.2Ξ維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集(40x)
[0033] ____

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，其特征在于，包括如下 步驟： 1) 根據(jù)顯微成像系統(tǒng)的成像模型和圖像采集的參數(shù)，生成大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M， N，L)，對(duì)大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)以其中心進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取，得到一系列不同空間大 小的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l); 2) 計(jì)算大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)和各三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)的能量，并以大 空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)的能量值為基準(zhǔn)進(jìn)行能量歸一化，構(gòu)成各三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h (m，η，1)空間大小和相應(yīng)能量數(shù)據(jù)集； 3) 在能量值0至1的范圍內(nèi)，設(shè)定序列能量區(qū)域，在每個(gè)能量區(qū)域范圍遍歷三維點(diǎn)擴(kuò)散 函數(shù)數(shù)據(jù)集，獲取空間區(qū)域大小最小的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，實(shí)現(xiàn)顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函 數(shù)最小空間集的采集。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，其特 征在于，所述的大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)是根據(jù)顯微成像系統(tǒng)的成像模型和圖像采 集的參數(shù)，包括顯微鏡物鏡放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑參數(shù)、光源波長(zhǎng)、相機(jī)靶面大小和分辨率以 及切片層距參數(shù)，生成相應(yīng)大空間MXNXL三維矩陣形式的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，其中M = N，為 較大的整數(shù)奇數(shù)，L為一個(gè)較大的奇數(shù)，L=M或者L辛M。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，其特 征在于，所述的大空間三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(M，N，L)以其中心進(jìn)行對(duì)稱(chēng)截取是以大空間三維點(diǎn) 擴(kuò)散函數(shù)h (Μ，N，L)中心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)向三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)徑向X、y和三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)軸向z方向 進(jìn)行所有矩陣元素組合的對(duì)稱(chēng)截取，得到一系列空間大小為3 X3X3、3X3X5、…、3X3X L、5X5X3、5X5X5、…、5X5XL、…、MXNXL 的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) h(m，n，l),其中 m = n。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最小空間集的采集方法，其特 征在于，所述的空間區(qū)域大小最小的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是指在某一個(gè)能量值區(qū)域內(nèi)，所有相 應(yīng)的三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(m，n，l)中，其三維矩陣空間最小，矩陣元素最少。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK106067166SQ201610389664
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開(kāi)號(hào)201610389664.0, CN 106067166 A, CN 106067166A, CN 201610389664, CN-A-106067166, CN106067166 A, CN106067166A, CN201610389664, CN201610389664.0
【發(fā)明人】陳華, 蔡熠, 聶雄, 楊鳳娟, 莫春球
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)