[发明专利]一种适用于高速连续超分辨定位成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及超分辨成像技术领域，主要适用于高速连续超分辨定位成像方法及系统。

背景技术

超分辨定位成像系统由于突破了衍射极限达到了纳米级分辨率，并可用于观测活细胞，成为了生物应用里重要的、潜力十足的工具。典型的超分辨定位成像系统是光激活定位显微镜(Photo-activated Localization Microscopy,PALM)和随机光学重建显微镜(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy,STORM)。

但是，现有的超分辨定位成像方法远远不能满足生物学应用所需的图像的快速处理和可视化功能，因此，探索出一种适用于高速连续超分辨定位成像的实时图像处理方法与系统是被极度关注的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于高速连续超分辨定位成像方法及系统，它具有处理速度快的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于高速连续超分辨定位成像方法，包括：

获取样本发出的荧光信息；

将所述荧光信息记录成原始图像；

对所述原始图像进行去噪和去重叠处理，得到待处理图像；

从所述待处理图像中找出图像灰度值大于设定阈值的候选点，基于所 述候选点提取出像素区域；其中，所述设定阈值由所述待处理图像背景信号的标准差决定；

利用辐射对称法定位所述像素区域中的较亮成像分子的亚像素位置坐标；

利用所述较亮成像分子的亚像素位置坐标得出艾里斑模型；从所述待处理图像中减去所述艾里斑模型，得到所述像素区域中的较暗成像分子的亚像素位置坐标；

对所述较亮成像分子的亚像素位置坐标和所述较暗成像分子的亚像素位置坐标进行显示。

进一步地，所述获取样本发出的荧光信息，包括：通过快门控制激活光和激发光的开关状态；通过衰减片调节所述激活光和所述激发光的功率；通过第一二向色镜将所述激活光和所述激发光合成一束光；通过第一凸透镜和第二凸透镜对合束后的激光进行扩束；扩束之后的激光经过第三凸透镜以及物镜，照射到样品表面，使所述样品内的荧光探针发出荧光；所述荧光探针发出的荧光被所述物镜收集。

进一步地，所述将荧光信息记录成原始图像，包括：被所述物镜收集到的荧光依次通过第二二向色镜、滤光片和第四凸透镜后入射到探测器，通过所述探测器将所述荧光信息记录成所述原始图像。

进一步地，所述对原始图像进行去噪和去重叠处理，得到待处理图像，包括：将边沿锐化模型与所述原始图像进行卷积运算实现去噪和去重叠，得到所述待处理图像。

进一步地，所述利用辐射对称法定位像素区域中的较亮成像分子的亚像素位置坐标，包括：利用所述辐射对称法定位所述像素区域中的较亮成像分子的亚像素位置坐标和发光强度；

所述利用较亮成像分子的亚像素位置坐标得出艾里斑模型，包括：利用所述较亮成像分子的亚像素位置坐标和发光强度得出所述艾里斑模型。

进一步地，所述从待处理图像中减去艾里斑模型，得到像素区域中的较暗成像分子的亚像素位置坐标，包括：从所述待处理图像中减去所述艾里斑模型，迭代利用辐射对称法定位得到所述像素区域中的较暗成像分子的亚像素位置坐标。

本发明还提供了一种适用于高速连续超分辨定位成像系统，包括：激活光源、激发光源、快门、衰减片、第一二向色镜、第二二向色镜、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第四凸透镜、物镜、滤光片、探测器、去噪去重叠模块、区域提取模块、第一分子定位模块、第二分子定位模块及显示模块；

所述快门，用于对所述激活光源和所述激发光源发出的激活光和激发光的开关状态进行控制；

所述衰减片，用于对所述激活光和所述激发光的功率进行调节；

所述第一二向色镜，用于将被所述衰减片调节之后的激活光和激发光合成为一束光；

所述第一凸透镜和所述第二凸透镜，用于对被所述第一二向色镜合束后的激光进行扩束；

所述第三凸透镜，用于对被所述第一凸透镜和所述第二凸透镜扩束之后的激光进行汇聚；

所述物镜，用于将被所述第三凸透镜汇聚之后的激光照射在样品表面，使所述样品内的荧光探针发出荧光；还接收从所述样品内的荧光探针发出的荧光；

所述第二二向色镜，用于将被所述物镜收集到的荧光射向探测器；

所述滤光片，用于滤除所述第二二向色镜与所述探测器之间的荧光中的杂散光；