螺旋相位定量检测法测量血红细胞参数的应用基础研究

摘要

血液是人体中一种维持生命的液体，而血红细胞则是人体血液的重要组成部分，血红细胞的异常通常都伴随着疾病的产生，因此血红细胞的研究对于临床医学中疾病的诊断具有重要意义。而单个的生物细胞往往可以被认为是单纯的相位物体，光束通过后，通常只有光波的相位发生了变化，振幅和波长不会发生很大改变，而显微镜只能观察到物体亮度的改变和颜色的变化，即只能区分光波的振幅和波长，无法区分相位的变化，因此通过普通的光学显微镜无法观察清楚相位型物体的细微结构。将螺旋相位板置于显微镜中制成螺旋相位滤波器可以实现对于血红细胞的观察，细胞的边缘轮廓由于存在相位梯度从而可以将生物细胞从背景中分离出来，出现了等向边缘增强的效果。为了可以得到更加立体的细胞图片，更好地观察细胞的形态，我们可以对螺旋相位板进行合适的改造从而可以打破它的对称性，这样对立的两端实现的边缘增强效果不一样，就会对样本观察产生浮雕阴影效果，产生立体图像。本文主要工作对基于螺旋相位板的螺旋相位空间滤波器实现边缘增强效果与浮雕阴影效果的原理进行理论化分析与并进行仿真，根据输出图像与输入图像的关系，建立血红细胞各个参量之间的联系，实现对于血红细胞各个参数之间的定量检测，同时在光学平台上搭建光路进行实验，观察螺旋相位滤波器的图像增强效果，同时采用实验获得的图像，实现从输出图像推导出输入图像的过程，并进行仿真实验。 本文的主要工作如下： (1)理论分析螺旋相位滤波器以及拉盖尔-高斯滤波器对于相位型物体的图像边缘增强原理，介绍两种样本观察时产生浮雕阴影效果的方法并进行理论分析以及仿真证明。 (2) 介绍叉状光栅的制作原理，推导出叉状光栅的透射函数以及叉状光栅实现?1级图像边缘增强方法与仿真。 (3) 理论推导4f系统中，输出图像光强与输入图像之间的关系，从而实现对于血红细胞的定量相位的研究，搭建基于4f系统的螺旋相位滤波显微系统，并对人体血红细胞进行观察，验证之前的理论，同时根据实验图像实现对于血红细胞高度的实验仿真。

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