熒光顯微鏡中景深和自動(dòng)對(duì)焦方法的研究.pdf

1、作為實(shí)驗(yàn)室最常用的光學(xué)儀器之一，顯微鏡的出現(xiàn)標(biāo)志著原子時(shí)代的來臨。根據(jù)顯微成像原理不同，顯微鏡可分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡。熒光顯微鏡屬于光學(xué)顯微鏡，是免疫熒光細(xì)胞化學(xué)的基本工具，由高壓光源、濾色系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)等主要部分組成。隨著CCD的誕生，計(jì)算機(jī)和數(shù)字圖像處理等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字顯微系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代逐步發(fā)展成為研究熱點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于熒光顯微鏡等特殊光學(xué)顯微鏡。與傳統(tǒng)的目視顯微鏡相比，數(shù)字顯微鏡成像效率高，速度快，并且消除了由

2、于觀察者不同而造成的主觀差異性，現(xiàn)在絕大多數(shù)研究型光學(xué)顯微鏡都兼具目視觀察和數(shù)字成像的功能。
　　 本文基于兼具目視觀察和數(shù)字成像的熒光顯微鏡，首先指出了傳統(tǒng)景深計(jì)算方法的不足，然后根據(jù)系統(tǒng)分辨率與景深的關(guān)系，分別提出了目視顯微鏡和數(shù)字顯微鏡中新的景深計(jì)算方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新方法得到的景深計(jì)算結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確。最后根據(jù)高倍成像時(shí)景深較小以及檢測(cè)對(duì)象的特殊性，提出了基于灰度直方圖的自動(dòng)對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)及相應(yīng)的搜索算法，確定了適用于

3、熒光顯微鏡的自動(dòng)對(duì)焦方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多層熒光圖像融合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多層圖像融合的方法可較大幅度提高圖像的信息量和對(duì)比度。主要內(nèi)容包括：⑴介紹了熒光顯微鏡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分類和工作原理。分析了熒光顯微鏡及普通光學(xué)顯微鏡中，傳統(tǒng)景深計(jì)算方法的不足和自動(dòng)對(duì)焦方法在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。⑵討論了目視顯微鏡的景深計(jì)算方法，根據(jù)系統(tǒng)分辨率和景深的關(guān)系，提出了日視顯微鏡中新的景深計(jì)算方法，推導(dǎo)了相應(yīng)的計(jì)算公式，并指出在新方法中，景深的計(jì)算不需要考慮

4、眼睛的調(diào)節(jié)作用。⑶討論了數(shù)字顯微鏡的景深計(jì)算方法，首先提出了數(shù)字顯微鏡中系統(tǒng)分辨率的確定方法，然后根據(jù)系統(tǒng)分辨率和景深的關(guān)系，提出了數(shù)字顯微鏡中新的景深計(jì)算方法，推導(dǎo)了相應(yīng)的計(jì)算公式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新方法的景深計(jì)算結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確。⑷針對(duì)熒光顯微鏡高倍成像時(shí)景深較小和檢測(cè)對(duì)象的特殊性，總結(jié)現(xiàn)有自動(dòng)對(duì)焦方法并指出其不足，提出了適用于熒光顯微鏡的自動(dòng)對(duì)焦方法，在此基礎(chǔ)上，分析討論了多層圖像的融合方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可較大幅度提高圖像