基于光場成像的顯微三維信息獲取與再現(xiàn).pdf

1、光場是表征三維空間中光線位置和角度的四維函數(shù)，光場數(shù)據(jù)包含了場景的三維信息。光場成像技術(shù)是一種計(jì)算成像技術(shù)，包含光場數(shù)據(jù)的采集和光場數(shù)據(jù)的處理。在顯微領(lǐng)域采集光場數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對顯微三維信息的記錄。本文從傳統(tǒng)的立體視覺出發(fā)提出了單物鏡紅藍(lán)雙小孔獲取微觀動態(tài)樣品的立體像對，并采用相位匹配算法重構(gòu)了場景的三維模型。搭建了光場顯微鏡，獲取了顯微光場數(shù)據(jù)，對光場數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理和光學(xué)投影再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對微觀樣品的計(jì)算機(jī)三維實(shí)時再現(xiàn)和光學(xué)裸眼三維實(shí)

2、時再現(xiàn)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.設(shè)計(jì)了單物鏡紅藍(lán)雙小孔顯微系統(tǒng)獲取微觀動態(tài)樣品的立體像對，解決了傳統(tǒng)雙目顯微鏡不能實(shí)現(xiàn)高倍放大和普通單物鏡雙小孔系統(tǒng)不能對動態(tài)樣品記錄的問題。并通過相位立體匹配算法重構(gòu)了樣品的三維模型。實(shí)現(xiàn)了一次拍攝即可得到微觀樣品的三維模型。
　　 2.顯微光場數(shù)據(jù)的獲取:通過在普通顯微鏡光路中添加微透鏡陣列改造成光場顯微鏡。獲取了樣品的四維光場數(shù)據(jù)，得到包含樣品三維信息的子圖像陣列。

3、　　 3.計(jì)算機(jī)再現(xiàn)光場數(shù)據(jù):分析了光場顯微鏡得到的子圖像陣列，提出對子圖像陣列進(jìn)行周期性提取像素算法，得到了樣品不同視角圖像。提取像素算法速度快，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時對顯微樣品進(jìn)行不同視角再現(xiàn)。
　　 4.光學(xué)再現(xiàn)光場:通過把光場顯微鏡得到的子圖像陣列投影到再現(xiàn)透鏡陣列上，由于透鏡陣列的周期性折射作用，在再現(xiàn)空間一定區(qū)域內(nèi)雙眼可同時觀察兩幅不同視角圖像，由于雙眼視差產(chǎn)生立體效果。無需對光場數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，可實(shí)現(xiàn)對微觀樣品的三維裸眼