[发明专利]一种超分辨成像方法、装置及终端设备

说明书

本发明适用于图像处理技术领域，提供了一种超分辨成像方法、装置及终端设备，方法包括：通过激发光，激发生物样品上具有双发射峰的荧光探针，并将亲和试剂作用于激发后的荧光探针上；通过活化光，照射亲和试剂作用后的荧光探针，获得双通道荧光强度图像；分别采集双通道荧光强度图像中，短波长发射峰的短波长信号和长波长发射峰的长波长信号；选择N帧双通道荧光强度图像，分别计算短波长信号和长波长信号的荧光强度比值，获得N个比例荧光图像；通过STORM超分辨成像方法，获得超分辨图像；根据N个比例荧光图像对超分辨图像着色，获得比例型超分辨图像。通过本发明能够获得比例型超分辨图像，反映生物样品中荧光探针标记处的样品参数。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种超分辨成像方法、装置及终端设备。

背景技术

荧光显微镜被广泛应用于细胞微生物成像，其中，超分辨定位成像是一种代表性的超分辨荧光成像技术。该技术在光学重构显微镜的基础上，将单分子成像与高精度分子定位算法相结合，实现了20～30nm的超高空间分辨率，以观察到细胞中的超微结构。这种技术的关键在于使用激发态的荧光探针与周围环境中的亲和试剂随机结合，导致其荧光衰减进入暗态，再利用另一波长或同一波长的活化光使亲和试剂从荧光分子上随机脱落重新具备发光能力，从而使得荧光分子在发光与暗态之间随机变化，然后连续记录荧光分子的多帧图像，进行单分子定位算法确定中心位置，最后通过图像重构出超分辨荧光图像。

然而，目前光学重构显微镜仅能够对生物样品的结构进行超分辨成像，无法做功能性超分辨成像或样品参数定量的超分辨成像研究。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种超分辨成像方法、装置及终端设备，以解决现有技术中只能对生物样品的结构进行超分辨成像，不能做功能性超分辨成像或样品参数定量的超分辨成像研究问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种超分辨成像方法，包括：

通过激发光，激发生物样品上具有双发射峰的荧光探针，将亲和试剂作用于激发后的荧光探针上；

通过活化光，照射亲和试剂作用后的荧光探针，形成双通道荧光强度图像；

分别采集所述双通道荧光强度图像中，短波长发射峰的短波长信号和长波长发射峰的长波长信号；

选择N帧双通道荧光强度图像，根据所述分别采集的所述短波长信号和所述长波长信号，在同一帧的所述双通道荧光强度图像中，选择所述短波长信号的荧光强度图像和所述长波长信号的荧光强度图像，并分别计算其荧光强度比值，获得N个比例荧光图像，其中N为正整数；

通过STORM(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy，随机光学重构显微镜)超分辨成像方法，对所述比例荧光图像进行重构，获得超分辨图像；

根据N个所述比例荧光图像对所述超分辨图像着色，获得比例型超分辨图像。

结合本发明第一方面，本发明第一方面的第一实施方式中，所述超分辨成像方法还包括：

建立所述荧光探针的环境参数与所述荧光强度比值的函数模型；

所述建立所述荧光探针环境参数与所述荧光强度比值的函数模型包括：

将所述具有双发射峰的荧光探针置于探针溶液测试环境，通过激发光，激发所述荧光探针；

改变所述探针溶液测试环境的第一参数，获取在不同的所述第一参数下，所述荧光探针的稳态荧光发射光谱；

根据所述稳态荧光发射光谱中的双发射峰，计算荧光强度测试比值，并建立所述第一参数与所述荧光强度测试比值的函数模型。

结合本发明第一方面，本发明第一方面的第二实施方式中，所述通过活化光，照射亲和试剂作用后的荧光探针，形成双通道荧光强度图像包括：