基于微透鏡陣列的光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)研究

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1、Ｈ對(duì)交代碼：麗５學(xué)號(hào)：２０１３４２３９０１６■如Ａ爭(zhēng)Ｙｍ—ＳＯＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＭｌＨＨ．ＨＨＨ［ＵＨ基于誦潮欄勺光場(chǎng)光譜顯微成縣統(tǒng)研究．Ｉ．Ｈｈ．Ｔ；ｈｅｓｔｕｄｙｏｆｌｉｇｈｔｆｉｅｌｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｉｍａｇｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｌｅｎｓａｒｒａｙ研究生姓名夏銀香Ｈｕｉ解議船許峰＾專業(yè)名稱光學(xué)工程Ｋ硏究方向光學(xué)設(shè)計(jì)與儀器｜＾■ｈ所在院部物理與光電能源學(xué)部做縣醜２０１６年５月

2、‘Ｂ＇：一蘇州大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不含為獲得蘇州大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。論文作者簽名．〇！大。：夏邸爭(zhēng)日期：蘇州大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解蘇州大學(xué)關(guān)于收集、保存和使用學(xué)位論文的規(guī)定，：學(xué)位論文著作權(quán)歸屬蘇州大學(xué)質(zhì)即論文。本學(xué)位論文電

3、子文檔的內(nèi)容和紙的內(nèi)容相一致。蘇州大學(xué)有權(quán)向國(guó)家圖書館、中國(guó)社科院文獻(xiàn)信息情報(bào)中也、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所（含萬(wàn)方數(shù)據(jù)電子出版社）、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社送交本學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文措，允許論文被查閱和借閱，可采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文，可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索。涉密論文口本學(xué)位論文屬年＿月解密后適用本規(guī)定。非＾論文涉密論文ｃ／導(dǎo)師作者簽簽名：互蛛日期：ｈＵ．化心）名：辟么幸日期：以八基于微透鏡陣列的光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)研究中文摘要醫(yī)學(xué)和生物研究中顯

4、微鏡是必不可少的儀器，目前已有的顯微成像系統(tǒng)觀測(cè)手段單一，只能觀看生物體的細(xì)胞切片，并不能觀察到物體的立體結(jié)構(gòu)且系統(tǒng)景深都比較小。在觀察較厚樣本時(shí)需要翻動(dòng)樣本，容易破壞樣本的結(jié)構(gòu)，且只能獲取單幅2D圖像，在一些領(lǐng)域，已經(jīng)不能滿足科研及應(yīng)用需求。本文以微透鏡陣列為核心器件，將光場(chǎng)理論及光譜分光系統(tǒng)的色散理論有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過(guò)一次曝光直接獲取目標(biāo)的多角度觀測(cè)信息(光場(chǎng)信息)以及光譜信息。系統(tǒng)在前置顯微物鏡的一次像面處安裝微透鏡陣列。微透鏡陣列憑借結(jié)構(gòu)緊湊、多通道同時(shí)成像的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)顯微物鏡相結(jié)合構(gòu)成光場(chǎng)顯微鏡時(shí)可獲得物體不同景深及不

5、同視場(chǎng)角信息。每個(gè)小透鏡對(duì)樣本不同部分成像，探測(cè)器上記錄了包含視差的子圖像陣列，再經(jīng)后期重構(gòu)算法對(duì)探測(cè)器上記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可重構(gòu)出較高分辨率圖像?？紤]到微小物質(zhì)成分的鑒別，將光場(chǎng)顯微成像系統(tǒng)與光譜分光系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成光場(chǎng)光譜顯微成像系統(tǒng)，有效利用像面的空白處對(duì)各子鏡所成像進(jìn)行色散。物體經(jīng)微透鏡陣列成像后再經(jīng)分光系統(tǒng)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光在像面的空白處按照分光原理以不同角度色散到不同位置，與傳統(tǒng)成像光譜儀不同的是，光場(chǎng)顯微成像光譜儀探測(cè)器上同時(shí)記錄了物體的光場(chǎng)和光譜五維譜場(chǎng)信息。本文根據(jù)光場(chǎng)及光譜色散理論，對(duì)五維譜場(chǎng)信息進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并通過(guò)Zemax對(duì)光場(chǎng)顯微鏡以及光場(chǎng)

6、光譜顯微成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，并且對(duì)其中各環(huán)節(jié)的匹配關(guān)系及誤差對(duì)成像效果的影響進(jìn)行了分析。此外，對(duì)光場(chǎng)信息的后期重構(gòu)算法進(jìn)行了改進(jìn)，在原算法的基礎(chǔ)上與高斯濾波和插值算法相結(jié)合，重構(gòu)得到了較好的成像質(zhì)量。最后，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)理論計(jì)算和仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：微透鏡陣列；五維向量；光場(chǎng)顯微鏡；算法重構(gòu)；顯微光場(chǎng)光譜作者：夏銀香指導(dǎo)老師：許峰IThestudyoflightfieldmicroscopeimagingspectrometrysystembasedonthemicrolensarrayAbstractMicroscopyisessentialin

7、medicalandbiologicalresearch,however,theavailableobservemethodsaresimplethanonlythesliceofthesamplecanbeobservedinsteadofthestereochemicalstructureduetotheshallowdepthoffieldofthesystem.Theavailablemicroscopecan’tmeetthedemandofscientificresearchsinceonlyone2-dimensionalpicturecanbeac

8、quire