一种新的适用于拉曼成像的插值方法

摘要：

拥有诸多优势的拉曼检测技术已经逐渐成为了生化检测领域优先选择的方法之一,而拉曼成像是拉曼检测过程中一个重要的环节,它对检测区域内某种物质成分的浓度、分布以及变化情况都有着较为完整的统计与描述.实验得到的拉曼成像通常含有较少的像素点,成像效果较差,因此迫切需要对其进行插值放大处理.目前适用于常规图像插值处理的大多数图像插值方法都是基于已知像素点处的值及其分布状况再结合适当的插值函数进行的插值,由于常规图像每个像素点处的值指的都是单点处的值,而对于拉曼成像,则不应该局限于这些常规图像的插值方法,而要考虑到每个像素点(即采集点)处信息的真实分布情况,因为每个像素点处采集的拉曼信号是来自于一个物镜汇聚后的焦点,而焦点处光强呈高斯分布,每一个像素点采集到的拉曼散射信号和空间分布之间的关系也满足高斯分布,即焦点中心处(也即采集中心点)信号占比最高,采集点周围的信号则呈高斯依赖性.这个规律告诉我们,采集点收集到的拉曼散射信号实际上也包含了周围点的信号.基于高斯光束在拉曼成像中的特殊意义,从理论上分析并提出了一种新的适用于拉曼成像的插值方法,这种新的插值方法通过对采集间隔进行设置使得相邻采集点处采集区域相切,然后基于采集点处所含信息进行插值,是符合插值要求的.不同于常规的插值方法在插值函数上进行优化,在高斯光束与采集的拉曼信号之间建立起适当的联系,使得插值也能间接的反映所采集区域的生物信息.通过使用MATLAB软件对粗采集得到的拉曼信号进行成像及插值,并比较插值前后的成像效果,可以发现新的插值方法具有良好的放大效果,而通过该插值方法进行放大亦可大大节省采集具有相同信息量的拉曼图像所耗的时间,进而大大节省了实验资源.最后,以插值放大两倍为例,对该插值方法进行了详细说明,现实中可根据实际要求进行相应的插值放大.

关键词：拉曼检测、拉曼成像、高斯光束、插值

所属期刊栏目：40

分类号：O437.4(光学)

资助基金：国家自然科学基金项目;中央高校基本科研业务费项目;甘肃省自然科学基金项目

在线出版日期：2020-03-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：410-414