项目名称: 高保真大景深实时3D显微成像研究

项目编号: No.11504003

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 莫绪涛

作者单位: 安徽工业大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 波前编码大景深显微成像将光学设计和图像复原有机结合,单次曝光即可解决显微系统景深过小问题,同时保持成像分辨率。目前在相位模板设计、优化方法、图像复原算法、系统特性研究以及应用等方面取得了研究成果。但仍存在着不足之处:系统最终图像存在失真现象;研究多采用近轴成像理论近似系统全视场特性;成像时因物体深度信息丢失无法得到物体的3D图像。本项目针对上述问题,采用非旋转对称相位模板作为波前编码元件,研究波前编码显微成像系统的全视场成像理论,分析系统最终所得全视场图像失真的影响因素以及图像失真的规律和特点,并采用微透镜阵列和双光路相位传递函数补偿方案,实现全视场高保真成像目的。此外,引入立体视觉理论,利用波前编码显微成像系统所得2D图像获取目标物体的3D空间位置信息。最终搭建高保真的大视场大景深实时3D远场显微成像系统,为在生物医学、材料科学、工业检测等领域的广泛应用奠定基础。

中文关键词: 显微术;成像技术

英文摘要: Wavefront coding microscopic imaging, which combines optical design and digital image restoration, can extend the depth of field in one shot, while preserving the imaging resolution. Up to now, researchers around the world have made great progresses in several aspects, such as different kinds of phase masks, optimization method, image restoration algorithm, characteristics of systems, and applications in many fields. But there are some shortcomings, such as the image distortion in the final images, using the adaxial-optics imaging approximating the imaging in whole field of view, impossible to realize the 3D position of target because of the depth information lost in the final image. In this research, we prepare to solve the questions. The non- rotational symmetric phase masks will be used to encode the imaging wavefront. Firstly, the theory of Wavefront coding microscopic imaging in the whole field of view will be studied. Secondly, the influence factors of the image distortion in the final images, also with the rules and characteristics, are prepared to be analyzed. The high fidelity imaging in the whole field of view can be reached by employing the microlens array and double imaging setup to eliminate the differences between both phase transfer functions. Thirdly, based on the theory of stereo vision, the 3D position of targets will be got from the 2D images of the Wavefront coding microscopic imaging. Finally, the high fidelity real-time 3D Microscopic imaging system will be build up. It can make the foundation for the science and engineering application, such as biomedical engineering, materials science and engineering, industrial inspection, and etc.

英文关键词: microscopic imaging;imaging technology

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