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摘要生物显微技术在生物医学研究中具有重要的地位，然而传统的显微技术如亮暗场显微，相衬显微难以定量描述生物细胞尺度样品的定量相位场分布，显微干涉技术通过对干涉条纹的分析，能够得到定量的细胞相位场。本工作首先调研了显微干涉技术的相关研究工作，并在此基础上设计了时域希尔伯特相位恢复算法，并在Matlab软件上实现了计算仿真，验证了其可行性，继而选用血红细胞作为样品进行实验，并使用时域希尔伯特相位恢复算法定量解算得到血红细胞的二文相位分布。该方法有望在病理分析，疾病早期诊断等方面提供参考依据。10026
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关键词 希尔伯特变换 相位提取 干涉测量 相位图毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Hilbert Phase Extraction Based on time-domain filtering
Abstract
Biological microscopy has an important position in biological medical research.However the traditional microscopy,such as microscopy in light field ,dark field and phase contrast microscopy can not describe quantitively the prase distribution in the size of biological cell.The microscopy interference can produce quantitive cell prase field by analysing the interference pattern.This work firstly investigated some related results about microscopy interference,and resigned Hilbert 's time-domain phase retrieval algorithm on this basis.Computer sumilation is realised by software Matlab to testify the feasibility.The red blood cell is chosen for the experiment.The two-dimension prase distribution of red blood cell is also gained from using Hilbert 's time-domain phase retrieval algorithm.This approach is supposed to provide reference in the field of clinicopathological study and disease diagnose in early stage.
Keywords Hilbert , Phase extraction algorithms , Interferometry,prase pattern
1.绪论
1.1 研究背景
生物显微技术在生物医学研究中具有重要的地位，对生物医学的发展多次作出过里程碑式贡献。生物细胞作为有机体构成和生命活动的基本单位，一直以来都是生物学和医学界广泛关注的研究对象 。学术界采用染色技术 改变细胞的颜色和亮度，达到了细胞成像的目的。细胞染色技术虽然实现了细胞成像，但它同时对细胞的性能及行为带来很大的影响。
目前, 由于光学检测具有非侵入性、无电离辐射、可实时、可定量、具有多种操作模式等优点成为细胞检测的主要技术[3]，其中镜检、荧光标记、新型显微识别、流式细胞术等多种方法成为细胞检测的主流。众所周知，细胞大小一般在10-100μm范围，通常为20-30μm，恰好是光学显微观测的适用区间，且在光学波段表现为是一种弱吸收的电介质（相位物体）。考虑到细胞在光学波段表现为是一种弱吸收的相位物体，有学者提出用光学干涉（或相位）手段解决细胞样品的形态的无创伤显示问题。
干涉与显微技术结合的相位显微技术用于生物细胞的微结构观察和光相位测量成为了一个热门的研究方向，该方法具有精度高、速度快和无损等优点，主要有定性分析和定量分析两类方法。定性显微技术以相衬显微（PCM）和微分干涉相衬显微（DIC）为代表；定量显微技术主要有：傅里叶相位显微（FPM）、希尔伯特相位显微（HPM）、衍射相位显微（DPM）、荧光衍射相位显微（DPF）、相分散显微技术（PDM）。 综观定量全场相位显微技术的发展，其相灵敏度不断提高，采集速度也趋于只受数字照相机帧频的限制，获取时间可达毫秒量级，显微能力越来越好，特别适合获取无色透明的生物细胞特征信息(体积、折射率、干物质等)用于细胞识别、分检和静态动态分析。因此，有理由相信相位显微技术的发展必然会带来生物细胞、医学等学科领域的全新发展。
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