[发明专利]一种三维扫描光学显微成像的软件系统

说明书

本发明提供了一种三维扫描光学显微成像的软件系统，所述软件系统主要包括数据采集模块、显示模块、控制模块、数据存储模块；所述软件系统是在VS2013编译环境利用VC++基于MFC开发的；所述数据采集模块包括光子采集部分、纳米位移部分；所述纳米位移部分包括二维纳米位移部分、三维纳米位移部分；本软件系统着眼于常用的激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)、荧光寿命成像系统(FLIM)和受激发射损耗显微镜(STED)等系统的成像软件的编写，参数设置方式简单，界面简洁美观，人性化的设计既满足了实验需求，又能包含所有需要的功能实现，非常适合低开发成本，快速开发的条件，顺应了科技飞速发展背景下的实用需求，非常适合在光学显微系统的构建及相关应用。

技术领域

本发明涉及显微成像软件技术领域，具体为一种三维扫描光学显微成像的软件系统。

背景技术

使用光学显微镜对亚细胞结构进行高精度的成像，由于具有无损、实时等优势，一直是生命科学、细胞生物学、纳米材料科学的主要研究手段。但实验室常用的激光共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy，LSCM)商业系统价格昂贵，限制了其在生命科学的广泛使用。同时，基于不同需要的科学研究目的，例如实现超越光学衍射极限的超高空间分辨率的超分辨光学成像系统经常需要更改光路或者改造系统，使用高度集中化的商业化系统不利于此类实验的开展。另外，人们在追求成像高分辨率的同时，对成像系统的智能化控制，实现对成像软件系统的参数设置灵活性、成像质量、系统稳定性等有着较高的要求。因此，自主构建扫描成像显微镜及相应的软件系统开发可以适应不同的要求，也可以节约成本，有利于推动高分辨率光学显微成像的广泛使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维扫描光学显微成像的软件系统，不仅可以用于构建激光共聚焦显微镜系统(LSCM)，也可直接用于荧光寿命成像系统(FluorescenceLifetime Imaging Microscopy，FLIM)和其他超分辨成像技术，例如受激发射损耗显微镜(Stimulated Emission Depletion microscopy，STED)的系统研制，推动光学显微成像技术在生命科学、纳米科学等领域的应用，促进相关领域的发展，具有重要的实际应用价值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维扫描光学显微成像的软件系统，所述软件系统主要包括数据采集模块、显示模块、控制模块、数据存储模块；

所述软件系统是在VS2013编译环境利用VC++基于MFC开发的；

所述数据采集模块包括光子采集部分、纳米位移部分，实现光子采集与纳米位移的精确同步控制，采用逐步移动逐步记录单个像素光子数的方式扫描每一个像素，实现单个像素的光子数记录与像素位置移动的时间一致；所述纳米位移部分包括二维纳米位移部分、三维纳米位移部分；所述二维纳米位移部分的移动有横向XY扫描和纵向XZ、YZ扫描的三种方式；所述三维纳米位移部分是控制纳米平移台在任意设定的Z轴位置进行二维XY扫描；

所述显示模块包括图像显示、光子数实时显示部分、参数实时显示；

所述控制模块主要包括参数设置部分、启停控制部分；

所述数据存储模块分为图像存储和数据存储。

进一步的，所述光子采集部分由单光子探测器和光子采集卡组成，采集每个成像像素点的光子信息，实现光子计数，所述纳米位移部分是通过计算机控制纳米平移台，实现成像样品和扫描透镜之间在三维空间中的精准移动。

进一步的，所述软件系统通过软件代码的方式，实现了对光子采集卡、纳米平移台的时间同步控制；

所述时间同步控制通过调用光子采集卡、纳米平移台相应的接口函数实现，调用光子采集卡的采集接口函数获取单次、单像素的光子数值，调用纳米平移台的移动接口函数实现像素点位置的移动；纳米平移台每移动一个位置，光子采集卡就获取一次光子数值，一启一停，高度时间同步。