[发明专利]一种用于超分辨定位显微成像的数据处理装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于超分辨定位显微成像的数据处理装置及方法，数据处理装置包括数据预处理电路和第一处理器。数据预处理电路包括探测器接口电路、多路复用电路、FPGA和第一接口电路。探测器接口电路快速获取并输出由探测器采集的荧光图。多路复用电路复制探测器采集的荧光图，至少一路为通路，不影响原电路结构。FPGA从荧光图中提取荧光分子子区域，并由第一接口电路将荧光分子子区域传输给第一处理器。第一处理器对荧光分子子区域进行定位处理，获得超分辨重建图。由于FPGA能够实现快速从荧光图中提取荧光分子子区域，并将其传输至第一处理器，由第一处理器获得超分辨重建图像，使得数据处理装置实现高精度超分辨图像实时重建。

主权项

1.一种用于超分辨定位显微成像的数据处理装置，其特征在于，包括：数据预处理电路以及第一处理器；所述数据预处理电路包括：探测器接口电路，用于采集并传输荧光图；FPGA，其输入端与所述探测器接口电路的输出端连接，用于从荧光图中提取荧光分子子区域；以及第一接口电路，其输入端与所述FPGA的输出端连接，用于将荧光分子子区域传输至第一处理器；所述第一处理器包括：存储器，其第一端与第一接口电路的输出端连接，用于存储荧光分子子区域；CPU，用于向GPU发送定位指令，并接收GPU输出的超分辨重建图；GPU，其第一端与所述CPU的第一端连接，其第二端与存储器的第二端连接，用于根据所述定位指令对荧光分子子区域进行定位处理，获得超分辨重建图，并将超分辨重建图传输至所述CPU，所述超分辨重建图由最终图像显示器显示；所述FPGA包括：荧光图读取模块(5)，其输入端与探测器接口电路的输出端连接，用于获取荧光图，并将荧光图分为三路荧光图输出；降噪处理模块(1)，其输入端与所述荧光图读取模块(5)的第一输出端连接，用于对荧光图进行降噪处理，输出第一图像；去背景处理模块(2)，其输入端与降噪处理模块(1)的输出端连接，用于对第一图像进行去背景处理，输出第二图像；背景波动强度获取模块(3)，包括第三子区域获取电路(301)，其输入端与荧光图读取模块(5)第二输出端连接，用于从荧光图中提取出第三当前处理子区域；背景波动强度获取电路(302)，其输入端与第三子区域获取电路(301)的输出端连接，用于获得第三当前处理子区域的局部标准差，并将第三当前处理子区域的局部标准差作为第三当前处理子区域的背景波动强度，用作荧光分子子区域判断的阈值；以及子区域判断与提取模块(4)，包括第四子区域获取电路(401)，其输入端与去背景处理模块(2)的输出端连接，用于从第二图像中提取第四当前处理子区域；子区域判断电路(402)，其第一输入端与第四子区域获取电路(401)的输出端连接，其第二输入端与背景波动强度获取电路(302)的输出端连接，将第三当前处理子区域的背景波动强度作为第四当前处理子区的背景波动强度，根据第四当前处理子区域的背景波动强度和第四当前处理子区域的信号强度确定第四当前处理子区域是否存在荧光分子，并输出子区域提取控制信号；备选子区域获取电路(403)，其输入端与所述荧光图读取模块(5)第三输出端连接，用于从荧光图中提取备选子区域；子区域提取电路(404)，其输入端与备选子区域提取电路(403)的输出端连接，其控制端与子区域判断电路(402)输出端连接，根据子区域提取控制信号确定备选子区域是否为荧光分子子区域。