(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211007019.X (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 浙江荷湖科技有限公司 地址 310000 浙江省杭州市余杭区仓前街 道仓兴街1390号3幢3 01室 (72)发明人 熊博　严峻　朱天奕　 (74)专利代理 机构 北京志霖恒远知识产权代理 有限公司 1 1435 专利代理师 戴莉 (51)Int.Cl. G02B 21/00(2006.01) G02B 21/36(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统 和方法 (57)摘要 本发明公开了一种各向同性分辨率的扫描 光场成像系统和方法， 包括样 本斜置模块和扫描 光场采集模块， 所述样本斜置模块包括载物台和 平面镜， 所述载物台上设有斜置面， 所述斜置面 上设有平 面镜， 所述平面镜的镜面与斜置面相平 行， 待采样的样本放置于所述平面镜上； 所述扫 描光场采集模块包括由显微镜、 包含相空间扫描 功能的中继透镜对、 微透镜阵列和成像传感器组 成， 所述显微镜的物镜位于待采样的样本上方。 本系统通过增加斜置的镜面 以及专为此设计的 重建流程， 实现了重建体轴向分辨率的提高， 达 到了各向同性的标准。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115202022 A 2022.10.18 CN 115202022 A 1.一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 其特征在于： 包括样本斜置模块和扫描 光场采集模块， 所述样本斜置模块包括载物台和平面镜， 所述载物台上设有斜置面， 所述斜 置面上设有平面镜， 所述平面镜的镜面与斜置面相平行， 待采样的样本放置于所述平面镜 上； 所述扫描光场采集模块包括由显微镜、 包含相空间扫描功能的中继透镜对、 微透镜阵列 和成像传感器组成， 所述显微镜的物镜位于待采样的样本上方， 所述待采样的样本的像依 次由显微镜、 包 含相空间扫描功能的中继透 镜对、 微透 镜阵列至成像传感器。 2.如权利要求1所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 其特征在于： 所述斜 置面上设有安装槽， 所述平面镜安装于所述 安装槽内。 3.如权利要求1所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 其特征在于： 所述斜 置面的倾角小于等于45度。 4.如权利要求3所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 其特征在于： 所述显 微镜的物镜倒角a1与显微镜的物镜NA对应观测角a3之和小于等于90度， 所述斜置面的倾角 a2小于等于 显微镜的物镜倒角a1。 5.如权利要求1所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 其特征在于： 所述载 物台呈前后封闭结构， 所述载物台 内加有培 养液， 所述待采样的样本位于 培养液中。 6.一种各向同性分辨 率的扫描光场成像方法， 其特 征在于， 具体包括如下步骤： S1、 获取样本光场原 始图像， 进行 标准扫描光场重建， 得到初步重建体； S2、 对初步重建体进行镜面估计， 确定唯一的最优镜面 位置； S3、 确定唯一的最优镜面 位置后， 得到初步重建体的基于 镜面的对称体； S4、 利用S3的对称体、 S1的初步重建体以及样本光场原始图像进行样本的联合二次重 建； 得到最终重建结果。 7.如权利要求6所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像方法， 其特征在于： 所述S1 具体包括如下子步骤： S11、 通过各向同性分辨率的扫描光场成像系统获取相空间扫描下的样本光场原始图 像； S12、 通过光场解卷积算法进行 标准扫描光场重建， 获得初步 三维重建结果。 8.如权利要求7所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像方法， 其特征在于： 所述S2 具体包括如下子步骤： S21、 对镜面 位置进行参数化建模， 得到 镜面位置的参数化模型； S22、 基于镜面位置的参数化模型以及初步的三维重建结果， 获取初步三维重建结果的 镜面对称体的参数化建模， 得到 镜面对称体的参数化模型； S23、 以镜面对称体的参数化模型和初步三维重建结果的重合程度作为优化函数， 通过 优化方法获取最优镜面 位置对应的参数。 9.如权利要求6所述的一种各向同性分辨率的扫描光场成像方法， 其特征在于： 所述S4 具体包括如下子步骤： S41、 基于S3的对称体和 S1的初步重建体的加权平均值， 构造联合二次重建的初始化三 维重建体； S42、 结合二次重建的初始化三维重建体、 样本光场原始图像以及最优镜面位置的固定 约束， 进行包含固定约束的扫描光场重建， 可以获得最终的 各向同性分辨率的三维重建结果。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115202022 A 2一种各向同性分辨 率的扫描光场成像系统和方 法 技术领域 [0001]本发明涉及显微科学技术领域， 特别涉及 一种各向同性分辨率的扫描光场成像系 统和方法。 背景技术 [0002]近年来， 显微科学已经得到了长足的发展， 从最初的简单显微镜到现在的电子显 微镜， 无不是在提高显微镜的分辨率方向做出了很大 的努力。 为了更清晰的观察到生物样 本， 科学家 最为关注的四个维度上的分辨率(横向分辨率(X方向与Y方向)、 轴向分辨率(Z方 向)与时间分辨率(t))也在科技的发展中不断地提高。 然而， 受限于 现有的成像 设备与光学 上不可避免的相 差、 衍射等因素 的影响， 单一的成像方法难以顾全上述四个维度的样本分 辨率， 借助其 他计算成像 手段来进行生物样本的观察已经成为了现在势必要挑战的课题。 [0003]光场成像为近年来十分热门的话题， 通过搜集空间中光线的角 度信息， 光场成像 能非常完整的恢复出一个系统的三维信息。 这对于场景重聚焦、 场景重建与深度估计都有 着不可估量的帮助。 光场最初被用在宏观场景 的重建与重聚焦领域， 然而通过适当的光学 系统设计， 光场也可以很容易的被用在显微领域上， 通过光场系统的采集， 则能更加显著的 提升样本的轴向分辨率， 同时构建出生物样本的三维模型。 为了进一步提升样本的分辨率， 一种扫描光场成像系统被提了出来， 通过进 行样本的亚像素扫描来保证光场的轴向分辨率 的同时， 能够有效地 提升横向分辨 率。 [0004]然而， 上述扫描光场成像系统受到单个方向采集NA的限制， 无法提供足够的轴向 分辨率， 通常而言， 基于上述扫描光场所采集到的原始图像， 以此重 建的样本的轴向分辨率 常常大大低于横向分辨率。 为了提升扫描光场系统的轴向分辨率， 实现各向 同性分辨率， 需 要充分收集样本向三维空间中发射的各个角度的光。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统和方法， 以克服 现有技术中的不足。 [0006]为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： [0007]本发明公开了一种各向同性分辨率的扫描光场成像系统， 包括样本斜置模块和扫 描光场采集模块， 所述样本斜置模块包括载物台和平面镜， 所述载物台上设有斜置面， 所述 斜置面上设有平面镜， 所述平面镜的镜面与斜置面相平行， 待采样的样本放置于所述平面 镜上； 所述扫描光场采集模块包括由显微镜、 包含相空间扫描功能的中继透镜对、 微透镜阵 列和成像传感器组成， 所述显微镜的物镜位于待采样的样本上方， 所述待采样的样本的像 依次由显微镜、 包 含相空间扫描功能的中继透 镜对、 微透 镜阵列至成像传感器。 [0008]作为优选， 所述 斜置面上设有安装槽， 所述平面镜安装于所述 安装槽内。 [0009]作为优选， 所述 斜置面的倾角小于等于45度。 [0010]作为优选， 所述显微镜的物镜倒角a1与显微镜的物镜NA对应观测角a3之和小于等说　明　书 1/7 页 3 CN 115202022 A 3