共聚焦显微镜操作软件需求说明（扫描采集）
该文档是基于当前共聚焦显微镜已有功能的基础上，针对不同扫描模式的操作需求而撰写的分析报告。
一、概述
共聚焦显微镜具有多种扫描方式，用以满足不同情境下对图像质量、采集速度、图像时间序列、图像光谱序列的不同需求。
扫描方式可划分为：
- 常规扫描：XY平面扫描、XYZ光轴扫描、XYt时间序列扫描、XYλ光谱扫描、大图扫描
- 快速扫描
- ROI扫描
二、主要功能
2.1 硬件信号通路
以XY平面扫描为例：
激光器 → 光路 → 被测目标 → 光路 → PMT采集
执行扫描过程中需要操作的底层硬件：
- 若干激光器：设置与使用状态
- 对应PMT：设置与使用状态
- 被测目标位置：位移台调整
2.2 采集流程
- 开始采集时，根据所选择的通道和采集频率实时获得采集信号
- 采集频率通过控制振镜扫描机构的旋转速度来实现
- 多通道采集出的图像需要融合成为一整幅预览图像，需要图像预处理功能
2.3 数据流关键环节
配置完硬件采集逻辑后，需要针对采集到的数据进行**展示和管理。
2.4 UI布局（分区示意）
- 模式设置区：实现不同模式状况下，对采集各环节中的整体需求
三、六种扫描模式详细对比
| 扫描模式 | 特有参数 | 共有参数 | 硬件控制 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| XY扫描 | 帧频率 | 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 | 焦平面扫描，基础模式 |
| XYZ扫描 | Z轴起点 / Z轴终点 / 切片数 / 步长 / 激光强度自适应调节 | 帧频率 / 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 + Z轴移动 | 断层扫描，向导式配置 |
| XYt扫描 | 扫描间隔 / 扫描时长 | 帧频率 / 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 | 时间序列，测动态变化 |
| XYλ光谱扫描 | 起始波长 / 终止波长 / 光谱宽度 / 扫描步长 / λ光谱步长 | 帧频率 / 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 | 不同光谱波段扫描 |
| 大图拼接 | 扫描序号 / 扫描x位置 / 扫描长度 / 扫描y位置 / 扫描宽度 / 拼接算法 | 帧频率 / 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 + 图像拼接 | 小区域扫描后拼接成大图 |
| 多点扫描 | 扫描序号 / 扫描x位置 / 扫描长度 / 扫描y位置 / 扫描宽度 | 帧频率 / 通道选择 / 激光器配置 / PMT配置 / 结果保存路径 | 振镜扫描控制 | 暂无设计，优先级调后 |
四、各扫描模式详解
4.1 XY扫描
针对焦平面上的物体，通过扫描的方式来实现成像。
核心配置：
- 通道选择
- 激光器配置
- PMT配置
- 光路配置（体现为扫描频率）
- 图像数据输出地
4.2 XYZ扫描
在XY扫描基础上，增加Z轴移动策略配置，实现对Z轴每一个平面的扫描，为断层扫描提供基础。
核心配置（额外增加：Z轴移动管理 配置方式：向导方式
4.3 XYt扫描
在一段时间内，按照一定时间间隔，不断扫描该时间序列内焦平面上的物体，以测得在该周期内的动态变化图像。
与XY扫描相比，增加了时间序列的设置参数。
4.4 XYλ光谱扫描
根据激光器的谱段不同而进行扫描。在不同光谱波段下扫描相同焦平面，可以产生不同波段对应的图像结果，从而分析其光谱扫描效果。
与XY扫描模式不同的是，增加了光谱波段的选择设置。
4.5 大图拼接
通过焦平面的再度分割成若干小区域，通过快速扫描获得小区域图像，再**拼接成完整的焦平面图像。
相较于XY扫描，需要对扫描范围重新规划：
- 振镜的扫描范围和起始点都做设置
- 直接将结果做好拼接
4.6 多点扫描
优先级暂时调后，目前无设计。
五、关键概念
- 帧频率：振镜扫描速度决定，影响采集速度与图像质量的权衡
- 通道选择：多通道同时采集，需图像融合
- 激光强度自适应调节：XYZ扫描中与Z轴位置有关的激光强度调整
- 图像预处理：多通道图像融合为预览图像
- 拼接算法：大图拼接模式的核心算法模块