结构光照明数字全息显微术的研究

论文摘要

结构光照明数字全息显微术（SI-DHM）是结构光照明显微术和数字全息显微术的结合,它集合了两者的优点,可以实现活体生物样品的无标记、宽场、超分辨成像。传统的结构光照明技术每个照明方向上通常需要采集三幅图,不能实时拍摄动态样品;显微成像系统自身的相位因子不仅会带来相位畸变,而且会造成频谱合成的误差。本论文围绕上述两个问题展开研究,并介绍与之相关的基础理论。首先,介绍了数字全息术的记录和再现原理,从频域角度分析了离轴数字全息图记录时的最小参考角,并介绍了三类常用的再现算法。分析了数字全息显微系统中线性相移和二次相位畸变产生的原因,以及传统的物理和数值补偿方法。其次,对传统SI-DHM的原理进行了研究,探讨了结构物光的频谱分解和频移的方法,用数值模拟验证了传统SI-DHM分辨率增强的原理;针对传统SI-DHM系统在实际应用中存在的相位畸变、频谱分解等问题,提出使用主成分分析（PCA）算法来解决这些问题,用数值模拟验证了提出方法的可行性和有效性,并用实验结果说明了提出方法在相位成像领域的应用。最后,针对传统SI-DHM系统不能实时成像的缺点,提出了基于PCA算法的无相移分辨率增强技术,即单次曝光SI-DHM系统;该系统利用偏振、角度复用技术来实现样品高频信息的分离,并引入PCA算法来完成精确的频移;讨论了结构光增强分辨率的各向同性问题,利用数值模拟证实了提出方案的正确性和可行性,通过三种不同样品的实验结果来说明该系统在振幅、相位成像及生物样品领域的应用,分析并解决了重建像中存在瑕疵的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 SIM的研究现状
•     1.2.2 SI-DHM的研究现状
•   1.3 本论文的主要研究内容和结构安排
• 第2章 数字全息术的相关研究
•   2.1 引言
•   2.2 数字全息术的记录及重建
•     2.2.1 记录原理
•     2.2.2 再现原理
•   2.3 数字全息术的实验研究
•   2.4 数字全息显微术中的相位畸变及补偿方法
•   2.5 本章小结
• 第3章 结构光照明数字全息显微术及其相位畸变的研究
•   3.1 引言
•   3.2 结构光照明数字全息显微术的基本原理及数值模拟
•   3.3 结构光照明数字全息显微术在实际应用中的理论研究
•   3.4 结构光照明数字全息显微术的实验研究及结果分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 结构光照明数字全息显微术的无相移分辨率增强技术研究
•   4.1 引言
•   4.2 单次曝光SI-DHM系统的原理及模拟
•   4.3 单次曝光SI-DHM系统的实验及结果
•   4.4 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李少辉

导师: 袁操今

关键词: 数字全息显微术,结构光照明,主成分分析,相位畸变补偿,频移

来源: 南京师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京师范大学

分类号: O438.1

DOI: 10.27245/d.cnki.gnjsu.2019.000659

总页数: 65

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