[发明专利]基于单分子定位的高通量超分辨成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于超分辨成像技术领域，特别是涉及一种基于单分子定位的高通量超分辨成像系统及方法。

背景技术

对基于单分子定位的超分辨成像系统而言，现在业界普遍认为，EMCCD是系统必备的探测器。超分辨成像技术的发展，要求在空间上有更大的成像视场，在时间上有更快的成像速度。传统的EMCCD的存在的主要问题是：在成像视场方面，EMCCD的像素数目相对较少。业界普遍认为的1个像素对应100nm²的视场区域为最佳成像状态，这样可以兼顾信噪比和分辨率。按照这个标准，EMCCD的成像视场区域比较小。

在成像速度方面，业界普遍用1000帧原始图合成一帧超分辨图，所以按照EMCCD的成像速度，其进行超分辨成像的速度相对较慢。

综合成像视场和成像速度，我们用通量来描述一个成像器件的进行超分辨成像的能力，通量＝成像视场区域×超分辨成像速度。对于EMCCD最大读出频率为35MHz(iXon3885，Andor)，按照如上所述的标准，通量只有350μm²/s。

伴随着生命科学研究对超分辨显微成像视场区域以及成像速度的要求越来越高，传统超分辨成像系统与方法已经无力满足。

发明内容

本发明的目的是提供高通量的，实时图像处理的一种基于单分子定位的高通量超分辨成像系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种基于单分子定位的高通量超分辨成像系统包括：

成像光路模块、图像传感器模块、图像处理模块及图像显示模块；

所述成像光路模块将成像视场映射到图像传感器模块；

所述图像传感器模块对成像视场进行高速成像；

所述图像处理模块对成像进行图像处理；

所述图像显示模块显示所述图像处理结果。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于单分子定位的高通量超分辨成像方法包括：

通过成像光路模块将成像视场映射到图像传感器；

通过图像传感器模块对成像视场进行高速的大视场成像；

通过图像处理模块对所述高速成像进行图像处理；

通过图像显示模块将所述图像处理结果进行显示。

根据本发明提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像系统及方法，打破了接口速度对高通量超分辨成像的限制，能实现实时、快速的、高通量的超分辨成像。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像系统的结构框图；

图2是图1所示系统中图像处理模块的结构框图；

图3是图1所示系统中图像处理模块的另一结构框图；

图4是本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像系统的一具体实例示意图；

图5是本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像方法的一具体流程示意图；

图6是本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像方法的另一具体流程示意图；

图7是本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像方法的sCMOS的结构示意图；

图8是采用传统EMCCD采集的图像示意图；

图9是根据图8所采集的图像进行重构的示意图；

图10是采用本发明实施例提供的sCMOS采集的图像示意图；

图11是本发明根据图10所采集的图像进行重构的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的基于单分子定位的高通量超分辨成像系统包括成像光路模块1、图像传感器模块2、图像处理模块3、图像显示模块4。其中：

成像光路模块1将成像视场映射到图像传感器。

图像传感器模块2对大成像视场进行高速成像。图像传感器模块2可用科研级CMOS图像传感器(sCMOS)来实现。