图像重建方法、系统及结构照明显微镜技术方案

本申请公开了一种交叉式图像重建算法，其中，图像重建方法依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像；图像重建方法通过利用两个相邻时间点的原始图像集合来获得对于当前时间点的原始图像集合的N张原始图像的重建，以这种方式进行图像重建可以使得每个时间点中的原始图像被重复使用在多次重建图像的获取过程中，图像重建方法将结构照明显微镜的时间分辨率提高到相邻两个方向之间的采集时间间隔，对于具有N个方向的结构照明显微镜，图像重建方法相较于利用现有技术的图像重建方法，其时间分辨率提高了N倍。

Image reconstruction method, system and structure illuminating microscope

In the present application, a cross image reconstruction algorithm is disclosed, in which the image reconstruction method uses the original image of the first preset number of points in the current time point and the original image of second presuppositions in the next time point to reconstruct the image. For the structure lighting microscope with N direction, the N tension is obtained. The image reconstruction method is used to reconstruct the original N image of the original image set for the current time point by using the original image set of two adjacent time points. In this way, the image reconstruction can make the original image in each time point reused in the acquisition of multiple reconstruction images. The image reconstruction method improves the time resolution of the structural illumination microscope to the time interval between two adjacent directions. For the structure illumination microscope with N direction, the image reconstruction method has a time resolution rate of N times higher than the image reconstruction method using the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
图像重建方法、系统及结构照明显微镜
本申请涉及图像处理
，更具体地说，涉及一种图像重建方法、系统及结构照明显微镜。
技术介绍
结构照明显微镜(StructuredIlluminationMicroscopy，SIM)是指利用结构光照射样品以获得一组不同调制相位的原始图像的成像系统，具有快速的数据采集速度、低的激发光强和空间超分辨率的优点，从而使得结构照明显微镜成为最适合活细胞成像的超分辨率显微光学器件。由于结构照明显微镜的成像性质，其在工作时需要依次获取N(N≥2)个方向的原始图像，其中一个方向的原始图像实现该方向样品除截止频率信息以外的频率信息的提取，对于具有N个方向结构光的结构照明显微镜，重建一副图像需要这N个方向的原始图像。现有技术中的结构照明显微镜一般通过机械地旋转光栅实现多个方向的结构光照射，机械旋转光栅所占用的时间一般较长，这就导致了这种类型的结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快。为了解决机械旋转光栅占用时间长的问题，还有一些结构照明显微镜利用扫描振镜，空间光调制器和数字微镜阵列电控地改变结构光的方向。但是由于空间光调制器和数字微镜阵列的光利用率极低，导致这种结构照明显微镜的曝光时间较长，并没有很好的解决结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快这一问题。当利用扫描振镜时，仍有一些样品的变化速度比数据采集的速度快。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种图像重建方法、系统及结构照明显微镜，以解决结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快的问题。为实现上述技术目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种图像重建方法，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向的结构照明显微镜，依次获取N个方向的原始图像，构成一个时间点的原始图像集合，其中N大于或等于2；所述图像重建方法包括：获取两个相邻时间点的原始图像集合；依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像，所述当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像为N个方向的原始图像，且在时间上连续；所述第一预设数量由N向1以预设步长递减，所述第二预设数量由0向N-1以预设步长递增。可选的，所述预设步长为1。可选的，当N等于2时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像；所述依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，获得N张重建图像包括：利用当前时间点的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像。可选的，当N等于3时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像、第二方向的原始图像和第三方向的原始图像；所述依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像包括：利用当前时间点的第一方向的原始图像、第二方向的原始图像和第三方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二、三方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像；利用当前时间点的第三方向的原始图像和下一时间点的第一方向及第二方向的原始图像进行图像重建，获得再一张所述重建图像。一种图像重建系统，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向的结构照明显微镜，依次获取N个方向的原始图像，构成一个时间点的原始图像集合，其中N大于或等于2；所述图像重建系统包括：集合获取模块，用于获取两个相邻时间点的原始图像集合；图像重建模块，用于依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像包括，所述当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像为N个方向的原始图像，且在时间上连续；所述第一预设数量由N向1以预设步长递减，所述第二预设数量由0向N-1以预设步长递增。可选的，所述预设步长为1。可选的，当N等于2时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像；所述图像重建模块依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像具体在于，利用当前时间点的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像。可选的，当N等于3时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像、第二方向的原始图像和第三方向的原始图像；所述图像重建模块依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像具体在于，利用当前时间点的第一、二方向的原始图像和第三方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二、三方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像；利用当前时间点的第三方向的原始图像和下一时间点的第一方向及第二方向的原始图像进行图像重建，获得再一张所述重建图像。一种结构照明显微镜，包括如上述任一项所述的图像重建系统。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种图像重建方法、系统及结构照明显微镜，其中，所述图像重建方法交替利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像；所述图像重建方法通过利用两个相邻时间点的原始图像集合来获得对于当前时间点的原始图像集合的N张原始图像的重建，以这种方式进行图像重建可以使得每个时间点中的原始图像被重复使用在多次的重建图像的获取过程中，在这个过程中，所述图像重建方法将所述结构照明显微镜的时间分辨率提高到相邻两个方向之间的采集时间间隔，对于具有N个方向的结构照明显微镜，所述图像重建方法相较于利用现有技术的图像重建方法，其分辨率提高了N倍。并且，利用所述图像重建方法进行图像重建并不需要对所述结构照明显微镜的机械结构，光学结构以及系统控制做出改变，在图像处理编程上极易实现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种图像重建方法的流程示意图；图2应用本申请实施例提供的图像重建方法的图像重建过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像重建方法，其特征在于，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向的结构照明显微镜，依次获取N个方向的原始图像，构成一个时间点的原始图像集合，其中N大于或等于2；所述图像重建方法包括：获取两个相邻时间点的原始图像集合；依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像，所述当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像为N个方向的原始图像，且在时间上连续；所述第一预设数量由N向1以预设步长递减，所述第二预设数量由0向N‑1以预设步长递增。

【技术特征摘要】
1.一种图像重建方法，其特征在于，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向的结构照明显微镜，依次获取N个方向的原始图像，构成一个时间点的原始图像集合，其中N大于或等于2；所述图像重建方法包括：获取两个相邻时间点的原始图像集合；依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像，所述当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像为N个方向的原始图像，且在时间上连续；所述第一预设数量由N向1以预设步长递减，所述第二预设数量由0向N-1以预设步长递增。2.根据权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述预设步长为1。3.根据权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，当N等于2时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像；所述依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，获得N张重建图像包括：利用当前时间点的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像。4.根据权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，当N等于3时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像、第二方向的原始图像和第三方向的原始图像；所述依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像包括：利用当前时间点的第一方向的原始图像、第二方向的原始图像和第三方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；利用当前时间点的第二、三方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像；利用当前时间点的第三方向的原始图像和下一时间点的第一方向及第二方向的原始图像进行图像重建，获得再一张所述重建图像。5.一种图像重建系统，其特征在于，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：储开芹，扎克，马英，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34