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申请/专利权人：西南科技大学

摘要：本发明公开了一种基于DMD和LED的三维光切片显微成像系统及成像方法，属于显微成像的技术领域；本发明成像系统采用模块化的结构设计，包括结构光产生模块与显微成像模块，具有体积小、结构简单紧凑和成本低的优势。本发明成像方法采用改进的自适应HiLo算法，在大幅度降低硬件复杂度与设备成本的同时，保证了光切片成像算法的鲁棒性，提高了光切片成像质量，可满足野外环境、偏远地区等复杂环境下的即时检测需求。

主权项：1.一种基于DMD和LED的三维光切片显微成像系统的成像方法，其特征在于，成像系统包括结构光产生模块与显微成像模块；所述结构光产生模块包括LED照明光源、数字微镜DMD、反光镜和聚焦透镜；所述显微成像模块包括滤光块、显微物镜、相机和载物台；所述LED照明光源产生的光信号的传播路径上配置有反光镜；所述反光镜的反射路径上配置有数字微镜DMD，所述反光镜将光信号反射至数字微镜DMD中形成二值条纹状结构光或均匀照明图像；所述数字微镜DMD的反射路径上依次配置有聚焦透镜和滤光块；所述滤光块透射路径的一侧依次配置有显微物镜和载物台；所述载物台上承载有被观测生物样品；所述滤光块透射路径的另一侧配置有相机；经所述聚焦透镜后的汇聚光经过滤光块透射至显微物镜的后焦面，位于所述载物台上的被观测生物样品激发出的发射光再经滤光块后在相机成像；成像方法包括以下步骤：S1、将被观测生物样品放置于载物台；S2、基于三维光切片显微成像系统，获取被观测生物样品的原始图像；S3、采用改进的自适应HiLo算法对原始图像进行二维光切片图像重构；S4、沿显微镜Z轴方向移动载物台，并执行一次步骤S2~步骤S3；S5、重复执行步骤S4，执行次数为n，得到n组重构的二维光切片图像，将n组重构的二维光切片图像进行叠加，得到被观测生物样品的三维光切片显微图像；所述S2中获取被观测生物样品的原始图像包括宽场照明图像和条纹投影图像，其获取方法包括：在三维光切片显微成像系统中，根据被观测生物样品的荧光蛋白，开启LED照明光源对应的激发通道，在数字微镜DMD上加载像素值为255的均匀照明图像，使数字微镜DMD开关全部处于打开状态，并通过控制相机采集得到宽场照明图像；保持LED照明光源不变，在数字微镜DMD上加载像素间距为12的二值条纹状结构光，使数字微镜DMD开关一半处于打开状态，一半处于关闭状态，数字微镜DMD开关状态与二值条纹状结构光对应，并通过控制相机采集得到条纹投影图像；所述S3包括以下分步骤：S31、根据采集的原始图像，构建低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器：S32、根据宽场照明图像和条纹投影图像，计算得到差分图像；S33、基于构建的带通滤波器，对差分图像进行带通滤波；S34、计算完成带通滤波后的差分图像的对比度权重；S35、根据对比度权重和低通滤波器，计算得到焦平面低频分量；S36、根据高通滤波器，计算得到焦平面高频分量；S37、将焦平面低频分量和焦平面高频分量进行加权融合，得到二维HiLo光切片图像： ；其中，为二维HiLo光切片图像；为焦平面低频分量；为焦平面高频分量；为焦平面高频分量与焦平面低频分量之间的缩放值；为图像中的像素坐标位置，为轴向坐标，i为正整数；所述S31具体包括：根据采集的原始图像，计算带通滤波器标准差： ；其中，W为原始图像的宽度；根据带通滤波器标准差，计算低通滤波器标准差： ；根据低通滤波器标准差，构建低通滤波器LP： ；其中，为逆傅里叶变换；为自然常数的幂运算函数；H为原始图像高度，的范围为到；y的范围为到；根据低通滤波器LP，构建高通滤波器HP： ；根据带通滤波器标准差和原始图像高度H，构建带通滤波器： ；其中，BP为带通滤波器。

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