微型熒光顯微鏡圖像采集裝置的設計與實現(xiàn).pdf

1、近幾十年來，腦功能科學研究飛速發(fā)展，不僅有助于幫助攻克腦疾病研究難關，還有可能給人工智能研究帶去大的突破。其中，腦神經(jīng)光學成像作為一種可以貫通生物學微觀和宏觀領域的技術，正在以多方面的優(yōu)勢在神經(jīng)系統(tǒng)功能及功能與結構關聯(lián)的研究中發(fā)揮著巨大的作用。與此同時，在清醒移動動物上通過觀測動物的宏觀行為與其神經(jīng)細胞活動間的關聯(lián)來探索神經(jīng)網(wǎng)絡的功能，理解感知信號的處理機制、行為的神經(jīng)控制機制和其他高級大腦活動的產(chǎn)生機理，已經(jīng)成為一個腦功能研究領域的一

2、個熱點。
　　用于上述研究的頭戴式微型熒光顯微鏡正處于技術發(fā)展的初期，國外商業(yè)化的產(chǎn)品有Inscopix公司的Miniscope，國內尚無此類產(chǎn)品。本文針對現(xiàn)有的研究，設計與實現(xiàn)了低成本、使用方便、能夠用于清醒動物活體成像的微型熒光成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括微小型光學系統(tǒng)和圖像采集子系統(tǒng)。
　　通過采用微小型梯度折射率透鏡和光學器件以及減小圖像傳感器的物理尺寸來達到系統(tǒng)的輕量化的要求。在圖像采集子系統(tǒng)中，根據(jù)實驗對圖像采集幀率

3、的不同需求，本文選用的不同幀率的圖像傳感器設計了兩套圖像采集系統(tǒng)，并最終制作完成了安裝在實驗動物身上部分的重量不超過3克、成像分辨率達30萬像素以上，使用距離超過1.5米的微型熒光成像裝置。
　?。?）采用主流智能手機的高像素圖像傳感器以及基于Android系統(tǒng)的成像硬件和軟件，結合自主設計的小型高速信號抗干擾傳輸線，實現(xiàn)了小型化系統(tǒng)的高質量實時成像。
　?。?）研究了NTSC制式圖像傳感器的信號，根據(jù)其傳輸方式簡單的特點，