基于3D-FPM的顯微樣品深度重構(gòu)算法研究.pdf

1、傳統(tǒng)顯微觀測集中于生物組織在二維方向的分布情況，然而隨著病理學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程的快速發(fā)展，顯微觀測不在僅僅滿足于橫向，其對(duì)細(xì)胞組織沿z軸的縱向分布需求越來越大?？赏瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的顯微觀察技術(shù)，稱為三維顯微成像技術(shù)。三維顯微成像技術(shù)對(duì)組織的形態(tài)測定和病理診斷具有重要而深遠(yuǎn)的意義，通過實(shí)現(xiàn)生物樣品的三維信息復(fù)原，可以幫助醫(yī)生及早判斷病灶位置及其發(fā)展形態(tài)。
　　鑒于視場和分辨率是光學(xué)系統(tǒng)的固有桎梏，以往的三維顯微成像系統(tǒng)一般通過橫向點(diǎn)

2、掃描或視場拼接來獲取大視場，并且通過移動(dòng)物鏡或載物臺(tái)采集z軸圖像序列。此法存在以下幾點(diǎn)問題:(1)點(diǎn)掃描的耗時(shí)較長，不利于實(shí)時(shí)觀測;(2)部件的移動(dòng)可能造成生物樣品的擾動(dòng)，導(dǎo)致觀測的不精準(zhǔn);(3)大量的z軸圖像序列導(dǎo)致算法處理的數(shù)據(jù)量大，增添算法負(fù)擔(dān)及復(fù)雜性。故針對(duì)上述問題，本文提出了一種可實(shí)現(xiàn)寬視場高分辨率的三維顯微深度重構(gòu)技術(shù)，結(jié)合多角度光照，提升三維成像的橫向分辨率與縱向分辨率。系統(tǒng)成本低、耗時(shí)短，且可以實(shí)現(xiàn)寬視場高分辨率成像，為

3、未來實(shí)現(xiàn)快速甚至實(shí)時(shí)性的三維深度重構(gòu)提供了可能性。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:首先介紹了三維成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分別對(duì)采用的系統(tǒng)及理論算法進(jìn)行了詳細(xì)的比對(duì)分析，總結(jié)各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，由此引出了本文提出的成像方法。緊接著對(duì)本文提出的深度重構(gòu)算法的基礎(chǔ)理論以及系統(tǒng)構(gòu)造做了詳細(xì)的分析，給出了橫向分辨率及縱向分辨率的計(jì)算公式，對(duì)進(jìn)一步的算法改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)。其次，針對(duì)已有的算法理論基礎(chǔ)存在的缺陷進(jìn)行了分析，并依此提出了兩個(gè)改進(jìn)