基于分數階螺旋相位片的定量相位顯微成像*

吳迪 蔣子珍 喻歡歡 張晨爽 張嬌 林丹櫻 于斌 屈軍樂

(深圳大學物理與光電工程學院, 光電子器件與系統教育部/廣東省重點實驗室, 深圳 518060)

1 引 言

定量相位成像(quantitative phase imaging,QPI)技術將相位成像和光學顯微相結合, 為觀測透明生物樣品提供了一種無標記、快速、無損、高分辨率的成像手段, 廣泛應用于生物醫學等領域[1].目前, QPI技術主要分為基于干涉法測量和非干涉法測量兩大類, 包括離軸法[2,3]、相移方法[4,5]、共光路法[6,7]、 白光法[8,9]及傅里葉變換光散射法[10]等多種方法.

徑向希爾伯特變換是實現圖像邊緣增強中最常用的方法之一.在4f濾波系統的傅里葉譜平面上使用螺旋相位濾波器(spiral phase filter, SPF)能夠實現徑向希爾伯特變換[11], 從而使振幅和相位樣本產生各向同性的邊緣增強, 可用于觀察透明生物組織和細胞, 因此, SPF倍受研究人員關注[12-14].在SPF的基礎上, Furhapter等[15]發展了螺旋相襯(spiral phase contrast, SPC)顯微成像技術, 通過利用拓撲荷數為1的整數階螺旋相位片進行相位濾波, 再通過三步相移法進行復雜物體相位的定量重構, 但其圖像采集和處理過程相對復雜.當螺旋相位片的拓撲荷數為分數時, SPF系統點擴散函數的徑向對稱被打破, 由此產生了可控的邊緣位錯, 可以通過控制分數階拓撲荷數的大小和初始相位改變其邊緣增強的程度和方向, 實現物體的各向異性邊緣增強[16-18].目前, 基于分數階螺旋相位片的SPF研究主要圍繞圖像的邊緣增強展開,但在QPI方面研究相對較少.

基于迭代的相位恢復方法, 例如……