动态数字全息显微成像关键技术及对活细胞的动态显微成像研究

本项目主要研究涉及动态数字全息显微成像的一些关键技术，研究内容包括：（1）利用小波变换和图像处理技术，研究能对大量动态全息图进行自动数字再现的全息再现技术；（2）根据动态数字全息前后全息图的关联性，设计自动位相解包裹算法；（3）利用小波变换脊的特性，研究密集角分复用数字全息技术，并应用到动态数字全息三维层析显微成像和动态数字全息超分辨显微成像；（4）同时将这些关键技术应用到对活细胞的动态数字全息显微成像分析。通过这些研究，提供解决目前动态数字全息显微成像中存在的大量全息图自动数字再现、自动位相解包裹等问题的技术途径，探索实现动态数字全息三维层析显微成像和动态数字全息超衍射分辨率显微成像的方法，解决目前数字全息所谓的2.5维成像问题和横向分辨率较低的问题，实现对活细胞的动态、三维、高分辨、定量显微成像，促进数字全息显微成像技术在生命科学研究领域的广泛应用。

本项目主要开展了涉及动态数字全息显微成像的一些关键技术研究，及动态数字全息术的应用研究。在项目执行期内完成了以下研究内容：（1）动态数字全息图再现算法的研究，包括：研究了如何提高用于动态数字全息图再现的小波变换再现精度；提出了一种动态数字全息再现的自适应数字滤波技术；研究了相移数字全息显微术；提出了一种适合于动态成像的空间域准相移技术；研究了位相分析技术中移频消去载频法对位相分析精度的影响；提出了一种自适应窗口傅立叶变换位相解调技术等；（2）动态数字全息自动位相去包裹算法研究，根据动态数字全息前后全息图的关联性，设计了一种自动位相解包裹算法；（3）动态数字全息图的压缩技术研究，提出了一种基于JPEG 图像压缩算法的适合全息图再现的改进算法；（4）角分复用数字全息技术研究，研究了基于小波变换的角分复用数字全息技术；（5）活细胞等动态样品的动态数字全息成像研究，实现了胃癌细胞的动态分裂增殖过程和毫米级水珠在动态蒸发过程的数字全息成像；（6）数字全息三维层析成像研究，实验研究了不同的层析成像重建算法对重建结果的影响；（7）动态数字全息表面等离子体共振成像技术研究，提出了一种利用数字全息技术同时获取强度图像和相位图像的表面等离子体共振成像方法，同时利用强度图像和相位图像信息，可以提高探测灵敏度、拓宽探测范围和通量数；（8）基于动态数字全息技术的浑浊介质动态成像研究，获得了通过浑浊介质的动态成像。