通过有图案的照明光提高横向分辨率的概念可以追溯到1963年[ ]。1998年, Heintzmann 和Cremer提出使用衍射光栅来提高显微镜横向分辨率的想法。两年后, Gustafsson报道到在宽场荧光显微镜中用结构光照明提高了横向分辨率一倍。2005年,Gustafsson用饱和结构光照明完成横向分辨率5.5倍的提高,更近的在2008年,他们通过结构光照明提高三文分辨率一倍,所有这些成果使得结构光成为光学显微镜勘探高分辨率的关键技术[ ]。
在非荧光成像领域,结构光照明的应用以实现超分辨成像为目的,最早由Littleton等人于2007年提出的[ ]。2010年,Hajek等人尝试将结构光照明应用于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微镜,但他们只报道了计算机模拟的结果,并未见实验结果发表。近两年,基于结构光照明的超分辨成像技术已经扩展到散射光成像系统,如2011年,台湾同步辐射研究中心的张博睿等人通过金纳米辅助成像,使用空间光调制器实现了三文的结构光照明散射光超分辨显微成像[ ]。2012年,Chowdhury等人提出了结构光斜照明显微镜,用于非荧光的相干散射样品的超分辨成像[ ]。
1.3 本课题主要内容与论文内容安排
1.3.1 本课题研究的主要内容
本课题主要研究显微成像光路中实现结构光照明的方法,实现清晰成像,并通过后期图像处理,使得图像分辨率得以增强。
(1)研究在显微成像光路中实现结构光照明的方法,在显微成像系统中实现结构光照明,并实现清晰成像;
(2)采用四步移相法采集实验图像;
(3)对显微成像后采集的图片进行数据处理,完成频域信息拼接工作;
(4)利用实验数据评估结构光照明的作用。
1.3.2 论文内容安排
第一章:引言,简要叙述结构光照明显微技术研究背景与意义,比较高分辨率显微与传统光学显微的优缺点,分析结构光照明显微研究的必要性。并介绍结构光显微的发展现状与应用;
第二章:结构光照明显微原理,介绍结构光照明显微主要是利用莫尔效应;
第三章:实现结构光照明的光学系统概述,介绍实验原理图解、系统搭建、光路调节、系统完善过程;
第四章:图像处理,图像采集时采用四步移相法,后期的图像重构算法的重点是频域拼接,本文用两种拼接方法,空域平移和频域平移。由于实验过程存在一些客观条件限制,会影响实验采图精确性,为验证算法的正确性,先仿真实验结果图,对仿真图进行图像重构,算法验证后再对实验图进行处理。
第五章:全文总结与展望,总结本课题所做的工作,分析课题研究中存在的一些不足之处,展望本课题下一步的研究发展方向。
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