定量干涉显微成像相位补偿技术研究

摘要

定量干涉显微测量是一种高精度、无损、实时的生物样品相位计量技术，从干涉图中恢复被测生物样品的定量相位分布是其核心环节，通常需要相位提取、相位解包以及相位补偿操作。本文根据国内外研究现状针对相位补偿提出了三种算法，一种是基于图像相乘的相位补偿算法，一种是基于有效背景相位拟合的相位补偿算法，一种基于流式细胞仪的动态相位补偿技术。
　　基于图像相乘的相位补偿算法是一种适用于薄相位物体相位重建的相位补偿技术，需要两幅干涉图，一幅样品干涉图，一幅背景干涉图，其中背景干涉图只需要寻找一块不含有生物样品的视场拍摄即可，一幅背景干涉图可以全程使用，不影响测量的实时性。基于图像相乘的相位补偿技术与其他的相位补偿技术比优势之一是操作简单，计算时间短。此外，该算法基于低通滤波原理，对噪声有一定的抑制作用，相位补偿效果良好。
　　基于有效背景相位拟合的相位补偿算法是在传统全场拟合术的基础上进行改进的一种相位补偿技术，只需要一幅干涉图，就能精准地得到生物样品的相位分布，与传统方法相比较有着更高的精确度，能更好地进行相位补偿。
　　基于流式细胞仪的动态相位补偿技术是利用细胞的流动性来拍摄多幅干涉图的一种相位补偿技术，该方法需要两幅干涉图，通过一个简单的减法操作能够免解包地得到生物样品的相位分布的同时去除了背景相位。
　　本文提出的三种相位补偿方法较传统方法都有一定的创新性，为生物样品的观察和测量提供了更加丰富的技术和与手段。本文的研究成果可以对定量显微成像技术在医学的临床诊断，药物检测中的应用具有一定的参考意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 显微成像技术

1．2 基于强度的显微成像技术

1．2．1 明场／暗场显微术

1．2．2 非线性光学显微技术

1．3 基于相位成像的显微术

1．3．1 相衬显微术

1．3．2 微分干涉相村显微术

1．3．3 计算相位显微术

1．3．4 空间调制显微术

1．3．5 光学相干层析术(OCT)

1．3．6 定量干涉显微技术

1．4 本文研究的目的和主要内容

2 定量干涉显微技术及相位补偿技术的原理

2．1 定量干涉显微原理

2．1．1 同轴干涉

2．1．2 离轴干涉

2．2 定量干涉显微技术的系统实现

2．3 定量干涉显微技术的相位提取技术

2．3．1 傅里叶分析法进行相位提取

2．3．2 希尔伯特分析法进行相位提取

2．4 定量干涉显微技术的相位解包技术

2．5 定量干涉显微技术的相位补偿技术原理及研究现状

2．6 本章小结

3 基于图像相乘的相位补偿技术

3．1 基于图像相乘的相位补偿技术原理

3．2 基于图像相乘的相位补偿技术模拟

3．3 基于图像相乘的相位补偿技术在定量干涉显微测量中的应用

3．3．1 定量干涉显微成像平台

3．3．2 定量干涉显微实验系统

3．3．3 实验中血红细胞样品的制备

3．3．4 实验结果分析

3．4 本章小结

4 基于有效背景相位拟合的相位补偿技术

4．1 基于有效背景相位拟合的相位补偿技术原理

4．2 基于有效背景相位拟合的相位补偿技术的数值模拟

4．3 基于有效背景相位拟合的相位补偿技术在定量干涉显微测量中的应用

4．4 本章小结

5 基于流式细胞仪的动态相位补偿技术

5．1 基于流式细胞仪的的动态相位补偿技术原理

5．2 基于流式细胞仪的的动态相位补偿数值模拟

5．3 基于流式细胞仪的的动态相位补偿技术在定量干涉显微测量实验

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文的主要工作及结论

6．2 展望

致谢

参考文献