基于多尺度加权梯度融合的合成多焦点光学分辨率光声显微镜用于大体积成像

光声显微镜正成为生物医学研究的重要工具。它已广泛应用于生物研究，如血管结构成像、脑结构与功能成像以及肿瘤检测。传统的光学分辨率光声显微镜（OR-PAM）采用聚焦高斯光束，通过高数值孔径的显微物镜实现高横向分辨率。由于聚焦高斯光束仅在焦平面附近具有较窄的景深范围，深度方向上的细节难以揭示。本文利用多尺度加权基于梯度的融合，研制了一种合成多焦点光学分辨率光声显微镜。基于图像结构的显著性，采用基于梯度的多焦点图像融合方法，并运用多尺度方法确定梯度权重。我们特别关注双尺度方案，其有效解决了各向异性模糊与配准误差引起的融合问题。首先，采用基于结构的大尺度聚焦测量方法，以降低各向异性模糊与配准误差对聚焦区域检测的影响，随后通过应用小尺度聚焦测度利用边缘波附近的梯度权重。通过仿真测试了本方法的性能，使用不同聚焦图像验证了方法的可行性。通过计算熵、均方误差（MSE）与边缘强度分析了本方法的性能。仿真结果表明，该方法可在不牺牲横向分辨率的前提下将光声显微镜的景深扩展两倍。斑马鱼的活体成像进一步证明了本方法的可行性。