本發(fā)明屬于顯微光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有顯微成像領(lǐng)域，傳統(tǒng)光學(xué)顯微受衍射極限影響，分辨率被限制在100nm左右。分辨率最高的是以電子和離子等非光學(xué)信息為載體的顯微技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（sem）與原子力顯微鏡（afm）等，能實(shí)現(xiàn)0.1nm級(jí)分辨，而掃描隧道顯微鏡（stm）則能實(shí)現(xiàn)0.01nm級(jí)分辨。但是，這些高分辨顯微技術(shù)都有測(cè)量效率低、環(huán)境適應(yīng)性差、易對(duì)試樣造成損傷、制造和使用價(jià)格高等問(wèn)題，滿(mǎn)足不了脫氧核糖核酸（dna）測(cè)序、集成電路光刻和納米材料檢測(cè)等實(shí)際工程需要，而這些恰恰是傳統(tǒng)寬場(chǎng)光學(xué)顯微的優(yōu)勢(shì)。具有納米級(jí)分辨率，能夠提供快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)等功能與價(jià)值的寬物場(chǎng)、遠(yuǎn)像場(chǎng)的光學(xué)顯微技術(shù)是現(xiàn)代納米工程尚未實(shí)現(xiàn)的追求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、高效率、高敏感和高分辨率的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，通過(guò)兩個(gè)垂直的偏振片使得其構(gòu)成的腔體內(nèi)的光線(xiàn)極其微弱來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的弱光場(chǎng)，防止不同光子之間的湮滅效應(yīng)。另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)光場(chǎng)，來(lái)觀(guān)察光場(chǎng)中的某些被測(cè)試樣對(duì)弱光場(chǎng)的響應(yīng)，根據(jù)被測(cè)試樣的響應(yīng)，比如說(shuō)在每個(gè)像素里面獲得的變化曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)變化曲線(xiàn)或響應(yīng)的本征擬合，從而能獲得被測(cè)試樣對(duì)不同光子的狀態(tài)的改變，利用每一個(gè)光場(chǎng)點(diǎn)的改變的不同，形成非直觀(guān)參數(shù)的灰度差，最終形成圖像。由于這個(gè)圖像大量的消除了衍射效應(yīng)，從而使得這個(gè)圖像本身具有超分辨的功能。系統(tǒng)裝置包括計(jì)算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、顯微鏡模塊，其中顯微鏡模塊包括相機(jī)、檢偏器、透射起偏器、反射起偏器和微型電機(jī)模塊，其中透射起偏器設(shè)置于顯微鏡透射光路的燈室前，透射起偏器的前方設(shè)置反射鏡，樣品位于反射鏡和物鏡之間，反射起偏器設(shè)置于顯微鏡反射光路的燈室前，反射起偏器的前方設(shè)置分束鏡，分束鏡與相機(jī)之間設(shè)置檢偏器，該檢偏器與透射起偏器、反射起偏器在微型電機(jī)模塊的控制下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，微型電機(jī)模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)下工作，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在計(jì)算機(jī)的控制下工作，所述分束鏡同時(shí)位于檢偏器與顯微鏡的物鏡之間，相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，將檢測(cè)到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)；

反射情況下，顯微鏡反射光路的燈室發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)反射起偏器調(diào)制后由分束鏡反射后通過(guò)顯微鏡的物鏡照射到樣品上，經(jīng)樣品反射后的光線(xiàn)依次通過(guò)顯微鏡的物鏡、分束鏡、檢偏器后由相機(jī)采集；

透射情況下，顯微鏡透射光路的燈室發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)透射起偏器調(diào)制后由反射鏡反射后照射到樣品上，透過(guò)樣品的光線(xiàn)依次通過(guò)顯微鏡的物鏡、分束鏡、檢偏器后由相機(jī)采集；

相機(jī)所采集的帶有不同偏振信息的圖輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而獲得待測(cè)樣品的非直觀(guān)圖像。

優(yōu)選地，所述所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）由微型電機(jī)模塊（13）控制實(shí)現(xiàn)三者同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)精度達(dá)到0.02°。

優(yōu)選地，所述透射起偏器（9）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述反射起偏器（10）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）均為可見(jiàn)光波段的線(xiàn)偏振片。

一種基于權(quán)利要求1所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，反射光路步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡反射光路的燈室（12）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制反射起偏器（10）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像。

一種基于權(quán)利要求1所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，透射光路步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡透射光路的燈室（11）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像。

進(jìn)一步的步驟3所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)周期性轉(zhuǎn)動(dòng)樣品（7）來(lái)替代起偏器與檢偏器的同步周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的步驟6所述根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像，所采用的公式為：

式中，是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)信息，是相位差，是方位角，

是stokes參量的四個(gè)參數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，主要顯著的有點(diǎn)為：（1）成本低：本發(fā)明的成本較低，主要是由光學(xué)元件構(gòu)成，一臺(tái)顯微鏡，多個(gè)偏振器件，一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一個(gè)電機(jī)組成，視場(chǎng)較大，不需要掃描。（2）高分辨率：由于該方法采用了非直觀(guān)成像方法，利用偏振參數(shù)成像，通過(guò)計(jì)算多幅圖像，對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行瘦身，從而繞開(kāi)了衍射極限，獲得高分辨率的假彩色圖像。（3）高效率：本發(fā)明采用的是光學(xué)成像方法，成像速度快，獲得各種偏振態(tài)下的圖像過(guò)程可控制在5分鐘以?xún)?nèi)。（4）高敏感：采用弱光場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)悠返母嗉?xì)節(jié)信息成像。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的普通顯微鏡直接成像效果圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像相位差效果圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像方位角效果圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像去偏效果圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像s0效果圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像s1效果圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像s2效果圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中皮膚細(xì)胞樣品的弱光場(chǎng)非直觀(guān)顯微成像s3效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明利用弱光場(chǎng)偏振調(diào)制對(duì)樣品形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過(guò)兩個(gè)垂直的偏振片使得其構(gòu)成的腔體內(nèi)的光線(xiàn)極其微弱來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的弱光場(chǎng)，防止不同光子之間的湮滅效應(yīng)。另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)光場(chǎng)，來(lái)觀(guān)察光場(chǎng)中的某些被測(cè)試樣對(duì)弱光場(chǎng)的響應(yīng)，根據(jù)被測(cè)試樣的響應(yīng)，比如說(shuō)在每個(gè)像素里面獲得的變化曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)變化曲線(xiàn)或響應(yīng)的本征擬合，從而能獲得被測(cè)試樣對(duì)不同光子的狀態(tài)的改變，利用每一個(gè)光場(chǎng)點(diǎn)的改變的不同，形成非直觀(guān)參數(shù)的灰度差，最終形成圖像。非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于圖像大量的消除了衍射效應(yīng)，從而使得這個(gè)圖像本身具有超分辨的功能。。該裝置主要是依據(jù)一臺(tái)普通的顯微鏡進(jìn)行改造，所以大大降低了裝置的設(shè)計(jì)難度。

包括依次連接的計(jì)算機(jī)（1）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）和顯微鏡模塊，所述顯微鏡模塊包括相機(jī)（3）、檢偏器（4）、透射起偏器（9）、反射起偏器（10）和微型電機(jī)模塊（13），其中透射起偏器（9）設(shè)置于顯微鏡透射光路的燈室（11）前，透射起偏器（9）的前方設(shè)置反射鏡（8），樣品（7）位于反射鏡（8）和物鏡（6）之間，反射起偏器（10）設(shè)置于顯微鏡反射光路的燈室（12）前，反射起偏器（10）的前方設(shè)置分束鏡（5），分束鏡（5）與相機(jī)（3）之間設(shè)置檢偏器（4），該檢偏器（4）與透射起偏器（9）、反射起偏器（10）在微型電機(jī)模塊（13）的控制下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，微型電機(jī)模塊（13）在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）的驅(qū)動(dòng)下工作，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）在計(jì)算機(jī)（1）的控制下工作，所述分束鏡（5）同時(shí)位于檢偏器（4）與顯微鏡的物鏡（6）之間，相機(jī)（3）與計(jì)算機(jī)（1）連接，將檢測(cè)到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)（1）；

反射情況下，顯微鏡反射光路的燈室（12）發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)反射起偏器（10）調(diào)制后由分束鏡（5）反射后通過(guò)顯微鏡的物鏡（6）照射到樣品（7）上，經(jīng)樣品（7）反射后的光線(xiàn)依次通過(guò)金相顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由相機(jī)（3）采集；

透射情況下，顯微鏡透射光路的燈室（11）發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)透射起偏器（9）調(diào)制后由反射鏡（8）反射后照射到樣品（7）上，透過(guò)樣品（7）的光線(xiàn)依次通過(guò)顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由相機(jī)（3）采集；

所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）由微型電機(jī)模塊（13）控制實(shí)現(xiàn)三者同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)精度達(dá)到0.02°。

所述透射起偏器（9）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。

所述反射起偏器（10）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。

所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）均為可見(jiàn)光波段的線(xiàn)偏振片。

非直觀(guān)弱光場(chǎng)算法的基本原理是：通過(guò)兩個(gè)垂直的偏振片使得其構(gòu)成的腔體內(nèi)的光線(xiàn)極其微弱來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的弱光場(chǎng)，防止不同光子之間的湮滅效應(yīng)。另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)光場(chǎng)，來(lái)觀(guān)察光場(chǎng)中的某些被測(cè)試樣對(duì)弱光場(chǎng)的響應(yīng)，根據(jù)被測(cè)試樣的響應(yīng)，比如說(shuō)在每個(gè)像素里面獲得的變化曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)變化曲線(xiàn)或響應(yīng)的本征擬合，從而能獲得被測(cè)試樣對(duì)不同光子的狀態(tài)的改變，利用每一個(gè)光場(chǎng)點(diǎn)的改變的不同，形成非直觀(guān)參數(shù)的灰度差，最終形成圖像。由于這個(gè)圖像大量的消除了衍射效應(yīng)，從而使得這個(gè)圖像本身具有超分辨的功能。

一種基于權(quán)利要求1所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，反射光路步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡反射光路的燈室（12）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制反射起偏器（10）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像。

一種基于權(quán)利要求1所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，透射光路步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡透射光路的燈室（11）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像。

根據(jù)權(quán)利要求6和權(quán)利要求7所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，步驟3所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)周期性轉(zhuǎn)動(dòng)樣品（7）來(lái)替代起偏器與檢偏器的同步周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)權(quán)利要求6和權(quán)利要求7所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，步驟6所述根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像，所采用的公式為：

式中，是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)信息，是相位差，是方位角，

是stokes參量的四個(gè)參數(shù)。

本發(fā)明是利用弱光場(chǎng)正交偏振調(diào)制成像。通過(guò)兩個(gè)垂直的偏振片使得其構(gòu)成的腔體內(nèi)的光線(xiàn)極其微弱來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的弱光場(chǎng)，防止不同光子之間的湮滅效應(yīng)。另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)光場(chǎng)，來(lái)觀(guān)察光場(chǎng)中的某些被測(cè)試樣對(duì)弱光場(chǎng)的響應(yīng)，根據(jù)被測(cè)試樣的響應(yīng)，比如說(shuō)在每個(gè)像素里面獲得的變化曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)變化曲線(xiàn)或響應(yīng)的本征擬合，從而能獲得被測(cè)試樣對(duì)不同光子的狀態(tài)的改變，利用每一個(gè)光場(chǎng)點(diǎn)的改變的不同，形成非直觀(guān)參數(shù)的灰度差，最終形成圖像。與直接利用遠(yuǎn)場(chǎng)的光強(qiáng)進(jìn)行成像相比，由于這個(gè)圖像大量的消除了衍射效應(yīng)，從而使得這個(gè)圖像本身具有超分辨的功能，且偏振參數(shù)對(duì)于物體結(jié)構(gòu)各項(xiàng)異性的變化更加的靈敏。因此，本發(fā)明提供了一種新的弱光場(chǎng)光學(xué)顯微成像的方法，該方法基于非直觀(guān)參數(shù)成像技術(shù)，突破了衍射極限，獲得了高分辨率圖像。

綜合檢測(cè)方法和所采用的微型電機(jī)模組，微型能夠快速而精確的控制起偏器與檢偏器的進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)與定位，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)正交偏振狀態(tài)的精確調(diào)制，且提高了成像的分辨率，該方法的優(yōu)勢(shì)是不需要進(jìn)行掃描，大大提高了成像效率并降低了成本。

綜上，本發(fā)明主要有四大優(yōu)勢(shì)：（1）低成本，（2）高效率，（3）高分辨，（4）高敏感。

實(shí)施例1

下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹該發(fā)明裝置和實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行光波參數(shù)成像的步驟。

（1）結(jié)合附圖詳細(xì)介紹該發(fā)明裝置：

結(jié)合圖1，本發(fā)明是利用弱光場(chǎng)非直觀(guān)光波參數(shù)圖進(jìn)行樣品結(jié)構(gòu)分析的裝置，包括依次連接的計(jì)算機(jī)（1）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）和顯微鏡模塊，所述顯微鏡模塊包括相機(jī)（3）、檢偏器（4）、透射起偏器（9）、反射起偏器（10）和微型電機(jī)模塊（13），其中透射起偏器（9）設(shè)置于顯微鏡透射光路的燈室（11）前，透射起偏器（9）的前方設(shè)置反射鏡（8），樣品（7）位于反射鏡（8）和物鏡（6）之間，反射起偏器（10）設(shè)置于顯微鏡反射光路的燈室（12）前，反射起偏器（10）的前方設(shè)置分束鏡（5），分束鏡（5）與相機(jī)（3）之間設(shè)置檢偏器（4），該檢偏器（4）與透射起偏器（9）、反射起偏器（10）在微型電機(jī)模塊（13）的控制下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，微型電機(jī)模塊（13）在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）的驅(qū)動(dòng)下工作，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）在計(jì)算機(jī)（1）的控制下工作，所述分束鏡（5）同時(shí)位于檢偏器（4）與顯微鏡的物鏡（6）之間，相機(jī)（3）與計(jì)算機(jī)（1）連接，將檢測(cè)到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)（1）；其中所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）由微型電機(jī)模塊（13）控制實(shí)現(xiàn)三者同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)精度達(dá)到0.02°。所述透射起偏器（9）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。所述反射起偏器（10）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態(tài)。所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）均為可見(jiàn)光波段的線(xiàn)偏振片。

反射情況下，顯微鏡反射光路的燈室（12）發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)反射起偏器（10）調(diào)制后由分束鏡（5）反射后通過(guò)顯微鏡的物鏡（6）照射到樣品（7）上，經(jīng)樣品（7）反射后的光線(xiàn)依次通過(guò)顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由相機(jī)（3）采集；

透射情況下，顯微鏡透射光路的燈室（11）發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)透射起偏器（9）調(diào)制后由反射鏡（8）反射后照射到樣品（7）上，透過(guò)樣品（7）的光線(xiàn)依次通過(guò)顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由ccd相機(jī)（3）采集；

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的弱光場(chǎng)光波參數(shù)成像方法的反射光路具體步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡反射光路的燈室（12）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制反射起偏器（10）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像，如圖3、圖4和圖5所示；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像，如圖6、圖7、圖8和圖9所示。

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的弱光場(chǎng)光波參數(shù)成像方法的透射光路具體步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺(tái)上；

步驟2、打開(kāi)顯微鏡透射光路的燈室（11）對(duì)載物臺(tái)上的樣品（7）進(jìn)行照明，利用ccd相機(jī)（3）獲得一幅光強(qiáng)圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟3、通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)固定角度，通過(guò)ccd相機(jī)（3）采集圖像，獲得多幅光強(qiáng)圖并輸入計(jì)算機(jī)（1）；

步驟4、計(jì)算機(jī)（1）根據(jù)輸入的光強(qiáng)圖確定光強(qiáng)圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點(diǎn)的灰度值代表相位差或方位角的大小，對(duì)不同顏色進(jìn)行賦值形成假彩色圖像，調(diào)整成像的對(duì)比度獲得樣品的相位差非直觀(guān)圖像、方位角非直觀(guān)圖像；

步驟6、根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像。

根據(jù)權(quán)利要求6和權(quán)利要求7所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，步驟3所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)（13）控制透射起偏器（9）與檢偏器（4）進(jìn)行同步周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)周期性轉(zhuǎn)動(dòng)樣品（7）來(lái)替代起偏器與檢偏器的同步周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)權(quán)利要求6和權(quán)利要求7所述的非直觀(guān)弱光場(chǎng)超分辨成像測(cè)量系統(tǒng)和方法，其特征在于，步驟6所述根據(jù)相位差、方位角，通過(guò)mueller矩陣確定stokes參量并進(jìn)行stokes參數(shù)非直觀(guān)成像，所采用的公式為：

式中，是像素點(diǎn)所在每幅圖的平均光強(qiáng)信息，是相位差，是方位角，

是stokes參量的四個(gè)參數(shù)。

綜上，本發(fā)明通過(guò)在普通的顯微鏡的改造，增加了弱光場(chǎng)非直觀(guān)光波參數(shù)成像的核心部件，通過(guò)多次測(cè)量正交偏振態(tài)下的光強(qiáng)圖，反演計(jì)算獲得分辨率比原光強(qiáng)圖更好的效果圖，同時(shí)由于非直觀(guān)算法對(duì)于散射光更加的敏感。相較于傳統(tǒng)的顯微光學(xué)成像器械具有成本低，敏感度高，效率高、分辨率高的優(yōu)勢(shì)。