[发明专利]使用小波分析进行单颗粒定位的方法和装置

摘要

在基于单颗粒的超分辨率显微术中，单独颗粒的精确定位是非常重要的。其允许生物成像使用简单的荧光团显微方案以纳米级分辨率采样。无论如何，用于单颗粒定位的传统技术会消耗数分钟至数小时的计算时间，因为它们需要多达百万次定位来形成图像。相反，本颗粒定位技术使用基于小波的图像分解和图像分割，从而在数秒或数分钟内在二维中实现纳米级分辨率。基于对可沿光轴不对称的成像系统的点分布函数(PSF)的拟合，可利用第三维上的定位对该二维定位进行扩充。对于不对称成像系统，PSF是椭圆形，其离心率和方位沿光轴变化。当使用混合式CPU/GPU处理时，本技术可以足够快地在(实时)成像的同时对单颗粒进行定位。

主权项

一种用于估算一个或多个颗粒在三维(3D)空间中的位置的设备，该设备包括：成像系统，其定义了光轴并且具有关于该光轴不对称的点分布函数(PSF)；检测器，其与所述成像系统光学通信，该检测器被配置为检测3D空间中的平面的图像；存储器，其可操作地耦接到所述检测器，该存储器被配置为存储图像的表示；和处理器，其可操作地耦接到所述存储器，该处理器被配置为：(a)对3D空间中的平面的图像执行小波分解以形成图像的小波图；(b)将所述小波图分割为具有高于预定阈值的强度值的至少一个区域；(c)估算所述至少一个区域的质心的位置，该质心的位置对应于颗粒在3D空间中的第一维和第二维上的位置；(d)使用围绕小波图分割期间识别的所述至少一个区域的所述质心的数据针对所述至少一个区域确定PSF的拟合；以及(e)使用小波图分割期间识别的数据根据拟合估算颗粒在3D空间中的第三维上的位置。