[发明专利]一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法及系统

权利要求书

1.一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，包括：

对单分子荧光信号图像根据分割阈值筛选像素点，得到定位点分布图；

利用空间位置约束、定位点约束和时间维度约束对定位点分布图进行超分辨处理，得到高分辨率荧光信号图像；

对高分辨率荧光信号图像中的像素点进行约束计算，由得到的有效像素点构成定位图像；

所述高分辨率荧光信号图像中任意像素点(X,Y)的像素值为：

其中，α_ij表示因空间位置约束产生的第一影响因子，β_x,y表示因定位点约束中的定位点与非定位点特性约束产生的第二影响因子，γ_x,y表示因在时间维度中前后帧的影响产生的第三影响因子，A_x,y表示在单分子荧光信号图像A中坐标(x,y)处的像素值，m,n分别表示图像A的大小，σ₁为常数，i和j表示9个像素点在3×3像素窗口区域中的位置坐标，与x和y的大小呈正相关。

2.如权利要求1所述的一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，所述分割阈值根据不加入荧光信号的背景图像中信号强度计算得到，具体包括：

对不加入荧光信号的背景图像进行区域划分，得到若干个像素块，根据每个像素块中信号强度的平均值和标准方差计算分割阈值。

3.如权利要求1所述的一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，所述空间位置约束为，构建单分子荧光信号图像与高分辨率荧光信号图像中对应像素点之间的坐标映射公式，根据单分子荧光信号图像中像素点的位置分布对高分辨率荧光信号图像进行自适应插值，再利用双三次插值函数设置第一影响因子。

4.如权利要求1所述的一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，所述定位点约束为，根据当前帧定位点分布图在固定空间位置的像素值设置第二影响因子，固定空间位置处的像素点为定位点或非定位点。

5.如权利要求1所述的一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，所述时间维度约束为，根据连续三帧定位点分布图中固定空间位置像素点的分布情况设置第三影响因子。

6.如权利要求1所述的一种单分子荧光信号图像的超分辨定位方法，其特征在于，对高分辨率荧光信号图像中的像素点进行约束计算，得到有效像素点集合包括：

P＝{(X，Y)|B_X，Y＝l arg e(B_X，Y，1)}，

其中，(X,Y)表示经单分子荧光信号图像A的3×3像素区域映射到高分辨率荧光信号图像B中4×4像素区域的任意像素点，larg e(B_X，Y，1)表示在高分辨率荧光信号图像B中，用B_X,Y表示的像素值中一个最大的像素值，其对应的点作为要保留的有效像素点。

7.一种单分子荧光信号图像的超分辨定位系统，其特征在于，包括：

筛选模块，被配置为对单分子荧光信号图像根据分割阈值筛选像素点，得到定位点分布图；

超分辨处理模块，被配置为利用空间位置约束、定位点约束和时间维度约束对定位点分布图进行超分辨处理，得到高分辨率荧光信号图像；

定位模块，被配置为对高分辨率荧光信号图像中的像素点进行约束计算，由得到的有效像素点构成定位图像；

所述高分辨率荧光信号图像中任意像素点(X,Y)的像素值为：

其中，α_ij表示因空间位置约束产生的第一影响因子，β_x,y表示因定位点约束中的定位点与非定位点特性约束产生的第二影响因子，γ_x,y表示因在时间维度中前后帧的影响产生的第三影响因子，A_x,y表示在单分子荧光信号图像A中坐标(x,y)处的像素值，m,n分别表示图像A的大小，σ₁为常数，i和j表示9个像素点在3×3像素窗口区域中的位置坐标，与x和y的大小呈正相关。