[发明专利]基于虚拟调制成像的激光扫描显微成像方法、装置和系统

说明书

本发明公开一种基于虚拟调制成像的基于虚拟调制成像的激光扫描显微成像方法、装置和系统，所述方法包括：获得样本反射荧光通过扫描系统后成像于像平面的去扫描图像；计算所述去扫描图像的光强分布，并根据所述光强分布和预设的样品反射率获得未去扫描图像；对所述未去扫描图像进行图像掩模处理，得到调制前的图像；对所述调制前的图像进行积分处理，得到调制后的图像；将所述调制后的图像进行傅里叶变换处理，并基于高频分量生成超分辨率图像。本发明实施例通过数字的方式对从激光扫描显微镜中获得图像进行虚拟调制，使得激光扫描显微镜突破衍射极限，提升分辨率，并具有更好的光学切片能力。

技术领域

本发明涉及光学显微领域，尤其涉及一种基于虚拟调制成像的激光扫描显微成像方法、装置和系统。

背景技术

高分辨率成像对于生物医学研究至关重要，然而常规成像系统的空间分辨率受到光学衍射极限的限制，难以对更为精细的结构进行探测。因此，为了突破光学衍射对分辨率的限制，实现超分辨率成像，出现了受激发射损耗显微镜(stimulated emissiondepletion microscopy，STED)、随机光学重建显微镜(Stochastic opticalreconstruction microscopy，STORM)，光活化定位显微镜(Photoactivated localizationmicroscopy，PLAM)等一系列实现超分辨率成像的显微镜。但是上述提及到的显微镜的成像技术依赖于外源特异性荧光染料或蛋白，且在时间效率方面存在问题。

为了克服上述问题，生物医学领域广泛应用一种宽场超分辨光学显微的结构光照明显微技术，该技术具有快速、光漂白弱和光毒性低等优点。在结构光照明显微技术中，通常采用光栅等器件，用正弦强度分布的结构化光场对样品表面进行调制，且在采集图像过程中需要多次改变照明方向以对物函数进行调制，从而载入高频信息，最终达到分辨率提升的效果。但结构光照明显微技术的实现过程需要复杂的照明系统和可能产生的相位误差，导致结构光照明显微技术无法应用于激光扫描显微镜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟调制成像的激光扫描显微成像方法、装置和系统，以解决现有结构光照明显微技术无法应用于激光扫描显微镜实现超分辨率成像的技术问题，通过对从激光扫描显微镜中获得的图像进行数字化调制，实现超分辨率提升的效果。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种基于虚拟调制成像的激光扫描显微成像方法，包括：

获取样本反射荧光通过扫描系统后成像于像平面的去扫描图像；

计算所述去扫描图像的光强分布，并根据所述光强分布和预设的样品反射率获得未去扫描图像；

对所述未去扫描图像进行图像掩模处理，得到调制前的图像；

对所述调制前的图像进行积分处理，得到调制后的图像；

将所述调制后的图像进行傅里叶变换处理，并基于高频分量生成超分辨率图像。

进一步地，所述计算所述去扫描图像的光强分布，并根据所述光强分布和预设的样品反射率获得未去扫描图像，具体为：

根据所述像平面的光强分布计算得到所述去扫描图像的光强分布；将所述光强分布和所述预设的样品反射率代入预设的未去扫描图像数据与光强分布、样品反射率的第一关系式中，得到未去扫描图像数据；

根据所述未去扫描图像数据获得未去扫描图像。