一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法技术

本发明专利技术涉及一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，包括以下内容：步骤1)采用结构光显微系统获取具有偏振特性的荧光样本的原始图像和调制信息，并得到不同空间角度所对应的空间频域分量，其中，原始图像是指经结构光显微系统的相机传感器采集到的荧光样本图像，调制信息是指结构光显微系统的调制强度、相位和空间角度；步骤2)将所有空间频域分量进行空间维度频域拼接得到荧光样本的二维超分辨率空域图像；且将所有空间频域分量的角度维度频域拓展得到荧光样本的偏振角度信息；步骤3)将荧光样本的二维超分辨率空域图像和偏振角度信息进行匹配得到超分辨率荧光偶极子定向结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法
本专利技术是关于一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，涉及超分辨率荧光显微

技术介绍
荧光显微是生命科学研究中的一种重要工具。在生命科学研究中，往往对感兴趣的区域进行荧光标记，其受到激发光的照射后，发射的荧光将包含生物体的结构和功能信息，为进一步的研究提供可能。然而，普通的荧光显微系统均使用二维相机传感器采集信号，其仅仅能够获得样本的空间信息。荧光分子大多数为偶极子，其所发出的荧光往往具有较强的偏振特性，这部分特征将被丢失。事实上，偏振信息在一定程度上能够反映出生物体的结构特性，例如：在Actin细胞中，偶极子的偏振方向通常垂直于延展方向；利用不同偶极子所发出光的偏振角度的不同，能够将其进行分离，从而提升空间分辨率。因此，对荧光偏振的研究具有重要意义。目前，常用的荧光偏振研究方法大概可分为三类：第一类利用不同偏振光通过显微系统后的衍射图样的不同，在采集端用相机拍摄偶极子的衍射图样，与原有的图样库进行比对，从而获得偏振信息；第二类利用荧光的各向异性，其使用圆偏振光激发，使得样本受到了各个方向均一强度的照明，在采集端使用偏振分束器，将不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，包括以下内容：步骤1)：采用结构光显微系统获取具有偏振特性的荧光样本的原始图像和调制信息，并得到不同空间角度所对应的空间频域分量，其中，原始图像是指经结构光显微系统的相机传感器采集到的荧光样本图像，调制信息是指结构光显微系统的调制强度、相位和空间角度；步骤2)：将所有空间频域分量进行空间维度频域拼接得到荧光样本的二维超分辨率空域图像；且将所有空间频域分量的角度维度频域拓展得到荧光样本的偏振角度信息；步骤3)：将荧光样本的二维超分辨率空域图像和偏振角度信息进行匹配得到超分辨率荧光偶极子定向结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，包括以下内容：步骤1)：采用结构光显微系统获取具有偏振特性的荧光样本的原始图像和调制信息，并得到不同空间角度所对应的空间频域分量，其中，原始图像是指经结构光显微系统的相机传感器采集到的荧光样本图像，调制信息是指结构光显微系统的调制强度、相位和空间角度；步骤2)：将所有空间频域分量进行空间维度频域拼接得到荧光样本的二维超分辨率空域图像；且将所有空间频域分量的角度维度频域拓展得到荧光样本的偏振角度信息；步骤3)：将荧光样本的二维超分辨率空域图像和偏振角度信息进行匹配得到超分辨率荧光偶极子定向结果。2.如权利要求1所述的一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，所述步骤1)不同空间角度所对应的空间频域分量的具体计算过程为：步骤1.1)：获取经结构光显微系统采集的荧光样本图像和相应调制信息，其中，x和y为荧光样本图像的像素阵列的横纵坐标，调制信息包括3个不同空间角度θ1，θ2和θ3，对应的调制强度为m1，m2和m3；对于每个空间角度，包括三个不同的相位和步骤1.2)：对所有荧光样本图像分别进行傅里叶变换：式中，为傅里叶域的频谱，FT为傅里叶算子，θ为空间角度，kx、ky为傅里叶域对应的空间频率；步骤1.3)：根据调制信息，利用三个相位角和获得不同空间角度θ1，θ2和θ3对应位置的频域分量：其中，重复计算三次，其中，kr表示对应的二维空间频率。3.如权利要求1或2所述的一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，所述步骤2)将所有空间频域分量进行空间维度频域拼接得到荧光样本的二维超分辨率空域图像的具体过程为：将得到的不同空间角度所对应的空间频域变量分别进行局部维纳滤波后，在空间对应位置直接拼接；拼接完成后再进行一次全局维纳滤波，获得荧光样本的二维超分辨率频域图像；对二维超分辨率频域图像进行傅里叶逆变换后获得相应的二维超分辨率空域图像。4.如权利要求2所述的一种基于结构光照明的荧光偶极子定向方法，其特征在于，所述步骤2)将所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，陈星晔，戴琼海，席鹏，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11