LED弧形阵列光源照明的傅里叶叠层显微成像系统

摘要

傅里叶叠层显微成像是一种新型的宽视场高分辨率成像技术，经过近四年的发展，显示出在生物医学和材料学等领域具有巨大的应用价值。傅里叶叠层成像显微术融合了孔径合成和相位恢复这两种技术，通过不同角度的光束对实验样品进行照明，采用视场大、数值孔径低的物镜成像，拍摄每个角度照明的低分辨率图像，最后通过相位恢复算法迭代计算，最终重建得到一大视场、高分辨的显微图像。传统的傅里叶叠层显微成像系统使用LED平面阵列作为照明光源，当照明角度增大时光强会相应减弱，因此系统存在照明光强不均匀问题和难于实现大角度照明问题。尽管目前国内外相关研究者，可以通过改进图像重建算法对系统进行光强校正，用于解决照明光强不均匀问题，但会牺牲一定的信噪比；另外，通过改进算法无法解决大角度照明问题。论文提出了一种改进传统傅立叶叠层显微成像系统的方法，从硬件层面解决系统光强校正的问题并容易实现大角度照明。成像系统是利用一尼康显微镜改装而成，采用LED弧形光源阵列代替LED平面光源阵列，弧形光源在一旋转平台带动下进行不同方位的扫描照明，并在LabVIEW编程环境开发了自动旋转扫描照明系统和自动图像采集系统，构建了整个显微成像系统。通过对平面照明和弧形照明两种方式的实验重建结果对比，表明扫描弧形LED光源的重建图像质量更高。

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