(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929467.9 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城清华校区A栋二楼 (72)发明人 金欣　杨钰祺　 (74)专利代理 机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 4 4223 专利代理师 江耀锋 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) G06T 5/50(2006.01) (54)发明名称 一种光场显微系统的多色同步重建方法 (57)摘要 本发明公开了一种光场显微系统的多色同 步重建方法， 属于计算机视觉与数字图像处理领 域。 所述方法包括： A1： 根据图像采集系统的波长 响应函数， 对多波长荧光光场图像提取光谱信息 并进行光谱 校正； A2： 分离 单波长光场图像， 利用 单波长光场显微重建算法进行逐一重建； A3： 为 单波长重建结果赋色， 并按线性叠加原则将所有 重建结果融合。 本发明将同步多色光场重建方法 解释为光谱信息提取与校正、 单色重建和图像赋 色与融合三个子方法， 提出了一种易于实现、 易 于拓展的可靠的多色重建方法， 对于推动神经科 学的研究与促进同步多色光场显微技术的发展 具有重要意 义。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115272584 A 2022.11.01 CN 115272584 A 1.一种光场显微系统的多色同步重建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： A1： 根据图像采集系统的波长响应函数， 从多波长荧光光场图像提取光谱信息并进行 校正； A2： 根据校正后的光谱信息分离单波长光场图像， 利用单波长光场显微重建算法进行 逐一重建； A3： 为单波长 重建结果赋予对应的颜色， 以线性叠加的原则将所有重建结果进行融合。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤A1包括： A1‑1： 从多波长荧光光场图像中提取初步估计光谱信息； A1‑2： 对光谱信息进行光谱校正。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 步骤A1 ‑1中， 从多波长荧光光场图像中提取 光谱信息的方法包括以下步骤： A1‑1‑1： 以图像各像素的RGB三元组为输入， 结合图像采集设备的波长响应函数， 构建 估计各像素光谱信息的优化模 型， 即估计模 型； A1‑1‑2： 对光场图像每一像素位置遍历步骤 A1‑1‑1中的估计模型(1)， 得到初步的光谱信息 。 4.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 步骤A1 ‑1‑1具体操作如下： 其中， Sij表示像素坐标为(i,j)处的光谱信息， Cij表示像素坐标为(i,j)处的多色荧光 光场图像的RGB三元组数值， RT表示图像采集设备RGB三通道对波长响应函数构成的矩阵， 表示l2‑范数的平方， 表示根据优化模型估计得到的像素坐标为(i,j)处的光谱信 息， argmi n表示使目标函数f(x)取最小值时的变量 值。 5.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 步骤A1 ‑2中， 对光谱转换结果进行光谱校正 的方法包括以下步骤： A1‑2‑1： 对步骤A1 ‑1中得到的初步估计光谱信息各波段逐像素应用光谱校正函数， 然 后乘以波长相关的权 重得到校正后的光谱信息； A1‑2‑2： 对所有像素的各波长信息执 行步骤A1 ‑2‑1， 实现光谱的校正。 6.如权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 步骤A1 ‑2‑1具体操作如下： 其中， Vij(k)表示校正后的像素坐标为(i,j)处的波长为k的强度信息， W(k)表示波长为 k的权重值， 表示根据优化模 型估计初步得到的像素坐标为(i,j)处波长为k的光谱信 息强度， r(x)表示 光谱校正 函数， 当自变量 为非负的时候 函数值等于自变量， 反 之为零。 7.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 步骤A 2包括以下步骤： A2‑1： 从步骤A1 ‑2得到的校正后的光谱信息中选取特定波长构成若干单波长光场图 像； A2‑2： 使用现有的单波长光场显微 算法逐一进行三维重建， 得到若干单波长 重建结果。 8.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤A3包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115272584 A 2A3‑1： 为单波长 重建结果赋色； A3‑2： 以线性叠加的原则融合所有单波长 重建结果。 9.如权利要求8所述的方法， 其特 征在于， 步骤A3 ‑1包括以下步骤： A3‑1‑1： 对步骤A2 ‑2中得到的单波长重建结果， 根据图像采集设备的波长响应函数， 重 新为其赋予其波长对应的响应颜色； A3‑1‑2： 对步骤A2 ‑2得到的所有单波长重建结果的所有体素执行步骤A3 ‑1‑1， 完成单 波长重建结果的赋色。 10.如权利要求9所述的方法， 其特 征在于， 步骤A3 ‑1‑1具体操作如下： 其中， Cxyz(k)表示波长为k的重建结果体素坐标为(x,y,z)处的RGB彩色信息， RT(k)表示 由图像采集设备波长响应函数在波长为 k构成的矩阵， 表示波长为k的重建结果体素 坐标为(x,y,z)处的强度信息 。 11.如权利要求8所述的方法， 其特 征在于， 步骤A3 ‑2包括以下步骤： A3‑2‑1： 使用步骤A3 ‑1得到的赋色完毕的一组单波长重建结果， 逐体素将各重建结果 的RGB彩色信息进行线性加 和得到复合彩色信息， 得到最终的多色重建结果； A3‑2‑2： 对步骤A3 ‑1得到的所有单波长重建结果执行步骤A3 ‑2‑1， 得到多色光场显微 三维重建图像。 12.如权利要求1 1所述的方法， 其特 征在于， 步骤A3 ‑2‑1具体操作为： 其中， 表示在体素坐标为(x,y,z)处的最终融合 结果的RGB彩色信息， Cxyz(k)表示波 长为k的重建结果体素坐标为(x,y,z)处的RGB彩色信息， K表示单波长三维重建结果的数 量， θ(k)表示波长为 k的权重值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115272584 A 3