基于声光可调滤波器双滤波技术的超光谱显微成像系统及其图像分析

石磊; 张春光; 王号; 原江伟

doi:doi:10.3788/LOP55.032303

激光与光电子学进展, 2018, 55 (3): 032303, 网络出版: 2018-09-10

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Hyperspectral Microimaging System Based on Double-Filtering Technology of Acousto-Optic Tunable Filter and Its Image Analysis

石磊 ^1,2张春光 ^1,2王号 ^1,2,*原江伟 ^1,2

作者单位

¹ 福建省光子技术重点实验室, 福建福州 350007

² 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建福州 350007

图 & 表

图 1. (a)二次滤波理论图;(b)二次滤波衍射效率与光谱宽度关系理论图

Fig. 1. (a) Theoretical diagram of doubler filtering; (b) theoretical diagram of relation between diffraction efficiency and spectral width of double filtering

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图 2. 实验系统原理

Fig. 2. Principle scheme of experimental system

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图 3. 单次滤波和二次滤波衍射效率测量曲线

Fig. 3. Measuring curves for the diffraction efficiency of single filtering and double filtering

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图 4. 二次滤波衍射效率最大值的理论计算与测量结果

Fig. 4. Theoretical calculation and measuring result of the maximum diffraction efficiency of double filtering

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图 5. 二次滤波光谱宽度的理论计算与测量结果

Fig. 5. Theoretical calculation and measuring result of the spectral width of double filtering

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图 6. AOTF分光原理图

Fig. 6. Spectroscopic principle for AOTF

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图 7. (a)胃癌组织显微图;(b)超光谱RGB图像融合图;(c)蓝色纵向直线区域的灰度值曲线;(d)紫色纵向直线区域的灰度值曲线

Fig. 7. (a) Gastric cancer micrograph; (b) fusion graph of hyperspectral RGB image; (c) gray value curves of the blue vertical line region; (d) gray value curves of the purple vertical line region

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表 1AOTF1和AOTF2的设计参数和性能指标

Table1. Designed parameters and performance index of AOTF1 and AOTF2

Item	AOTF1	AOTF2
Workingwaveband /nm	400-1000	400-1000
Tunable rangeof acousticfrequency /MHz	75.3-223.5	107.5-193
Incident polarangle /(°)	23.8	21.17
Diffraction polarangle /(°)	21.17	23.8
Optical wedgeangle /(°)	6.15	6.50
Spectral resolution /nm	218.5@632.8	174.9@632.8

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表 2中心波长相等时,一次滤波和二次滤波的实验数据

Table2. Experimental data of single filtering and double filtering at the same center wavelength

f_a1 /MHz	f_a2 /MHz	λ(λ₁=λ₁₂) /nm	Δλ₁ /nm	Δλ₁₂ /nm	R₁=λ₁/Δλ₁	R₁₂=λ₁₂/Δλ₁₂
120	121.4	628.23	1.58	1.01	397.62	622.04
125	126.4	607.94	1.40	0.94	434.25	646.74
130	131.2	590.77	1.56	0.96	378.70	615.38
135	136.1	572.24	1.30	0.83	440.18	665.39
140	140.1	556.41	1.18	0.77	515.19	772.61

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石磊, 张春光, 王号, 原江伟. 基于声光可调滤波器双滤波技术的超光谱显微成像系统及其图像分析[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(3): 032303. Lei Shi, Chunguang Zhang, Hao Wang, Jiangwei Yuan. Hyperspectral Microimaging System Based on Double-Filtering Technology of Acousto-Optic Tunable Filter and Its Image Analysis[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(3): 032303.

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图 1. (a)二次滤波理论图;(b)二次滤波衍射效率与光谱宽度关系理论图

Fig. 1. (a) Theoretical diagram of doubler filtering; (b) theoretical diagram of relation between diffraction efficiency and spectral width of double filtering

图 2. 实验系统原理

Fig. 2. Principle scheme of experimental system

图 3. 单次滤波和二次滤波衍射效率测量曲线

Fig. 3. Measuring curves for the diffraction efficiency of single filtering and double filtering

图 4. 二次滤波衍射效率最大值的理论计算与测量结果

Fig. 4. Theoretical calculation and measuring result of the maximum diffraction efficiency of double filtering

图 5. 二次滤波光谱宽度的理论计算与测量结果

Fig. 5. Theoretical calculation and measuring result of the spectral width of double filtering

图 6. AOTF分光原理图

Fig. 6. Spectroscopic principle for AOTF

图 7. (a)胃癌组织显微图;(b)超光谱RGB图像融合图;(c)蓝色纵向直线区域的灰度值曲线;(d)紫色纵向直线区域的灰度值曲线

Fig. 7. (a) Gastric cancer micrograph; (b) fusion graph of hyperspectral RGB image; (c) gray value curves of the blue vertical line region; (d) gray value curves of the purple vertical line region

表 1AOTF1和AOTF2的设计参数和性能指标

Table1. Designed parameters and performance index of AOTF1 and AOTF2

表 2中心波长相等时,一次滤波和二次滤波的实验数据

Table2. Experimental data of single filtering and double filtering at the same center wavelength

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图 1. (a)二次滤波理论图;(b)二次滤波衍射效率与光谱宽度关系理论图

Fig. 1. (a) Theoretical diagram of doubler filtering; (b) theoretical diagram of relation between diffraction efficiency and spectral width of double filtering

图 2. 实验系统原理

Fig. 2. Principle scheme of experimental system

图 3. 单次滤波和二次滤波衍射效率测量曲线

Fig. 3. Measuring curves for the diffraction efficiency of single filtering and double filtering

图 4. 二次滤波衍射效率最大值的理论计算与测量结果

Fig. 4. Theoretical calculation and measuring result of the maximum diffraction efficiency of double filtering

图 5. 二次滤波光谱宽度的理论计算与测量结果

Fig. 5. Theoretical calculation and measuring result of the spectral width of double filtering

图 6. AOTF分光原理图

Fig. 6. Spectroscopic principle for AOTF

图 7. (a)胃癌组织显微图;(b)超光谱RGB图像融合图;(c)蓝色纵向直线区域的灰度值曲线;(d)紫色纵向直线区域的灰度值曲线

Fig. 7. (a) Gastric cancer micrograph; (b) fusion graph of hyperspectral RGB image; (c) gray value curves of the blue vertical line region; (d) gray value curves of the purple vertical line region

表 1AOTF1和AOTF2的设计参数和性能指标

Table1. Designed parameters and performance index of AOTF1 and AOTF2

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