一种荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法和装置，属于生物医学图像处理中底层视觉技术领域，包括：获取弱条件下的荧光显微图像；对荧光显微图像进行去噪和增强操作以获得去噪增强结果图像；根据二维多项式正交基函数集对去噪增强结果图像估计平场图像，并反推得到光场校正后的图像；对光场校正后的图像进行超分辨重建处理，输出高质量、高空间分辨率的图像。该方法和装置明显提高超分辨算法重建图像的质量，减少重建伪影、提高前景重建的连续性，降低荧光显微图像成像条件，进而减弱光毒性的影响、减少样品的荧光漂白，有益于活细胞长时程的超分辨重建。有益于活细胞长时程的超分辨重建。有益于活细胞长时程的超分辨重建。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法和装置


[0001]本专利技术涉及生物医学图像处理中底层视觉
，具体涉及一种荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法和装置。

技术介绍

[0002]荧光显微镜是一种广泛应用于生物医学研究中的成像技术，它通过成像将有机和无机荧光团用作分子染料标记特定细胞成分或将工程荧光蛋白连接到感兴趣的分子来获取具有高空间分辨率的显微图像。然而，由于光学衍射极限，传统荧光成像技术获取的图像分辨率存在上限，这就限制了生物医学相关从业者对亚细胞结构的观察和理解。
[0003]超分辨荧光显微成像技术的出现为许多亚细胞结构的可视化提供了足够的细节，打破了这一限制并彻底改变了生物成像领域。目前，超分辨率荧光显微技术大体可划分为三类：基于非线性荧光响应、基于结构光照明、基于荧光分子的光开关或光闪烁特性。
[0004]第一类技术利用非线性荧光响应来提高分辨率，如受激发射损耗显微镜(STED)。其原理可概述为首先将一束光打在生物样品上产生荧光，随后将第二束光打在样品上来湮灭外围的荧光，此时只有内部很小一个区域依然有荧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法，包括以下步骤：获取弱条件下的荧光显微图像；对荧光显微图像进行去噪和增强操作以获得去噪增强结果图像；根据二维多项式正交基函数集对去噪增强结果图像估计平场图像，并反推得到光场校正后的图像；对光场校正后的图像进行超分辨重建处理，输出高质量、高空间分辨率的图像。2.根据权利要求1所述的荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法，其特征在于，采用形态学滤波算法对荧光显微图像进行去噪和增强操作以获得去噪增强结果图像T
w
(f)，具体过程为：其中，T
w
(f)表示去噪增强后的结果图像，f表示荧光显微图像，b表示由结构元素生成的形态学滤波核，表示形态学开操作，表示形态学开操作，表示结构元素b对图像f的腐蚀膨胀，
⊙
表示形态学腐蚀，表示形态学膨胀。3.根据权利要求1所述的荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法，其特征在于，所述根据二维多项式正交基函数集对去噪增强结果图像估计平场图像，并反推得到光场校正后的图像，具体过程为：构建二维多项式正交基函数集，由正交多项式的可分离性可知二维多项式核能够由一维多项式核得到，即为：P
mn
(x，y)＝P
m
(x)P
n
(y)，0≤m≤M，0≤n≤N其中，P
m
(x)、P
n
(y)分别为一维M+1、N+1阶正交多项式，其形式由下式递推：P0(x)＝1P1(x)＝x此处令M＝N，则称公式P
mn
(x，y)＝P
m
(x)P
n
(y)为N+1阶二维正交多项式，由该二维正交多项式估计去噪增强结果图像的平场图像项式估计去噪增强结果图像的平场图像x
i
，y
j
表示空间中的坐标位置，用于遍历图像中像素，i＝1，2，..，l，j＝1，2，..，s，l和s分别表示图像中以像素为单位的高和宽，a
m(N+1)+n
表示系数，通过最小二乘法估计得到；由求解的系数a
m(N+1)+n
得到估计的平场图像反推显微成像过程得到光场校正后的图像I为：其中，ε为调节参数，取值为当前图像像素最大值的1％
‑
10％。4.根据权利要求1所述的荧光显微图像超分辨率重建质量的增强方法，其特征在于，所
述对光场校正后的图像进行超分辨重建处理，包括：提出采用超分辨径向波动的空间分析算法对光场校正后的图像进行单帧超分辨重建处理，以得到高质量、高分辨率的单帧重建结果，具体过程：首先，根据光场校正后的图像I(x，y)计算在x和y方向的梯度G
x
和G
y
为：然后，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：许迎科，王建行，金璐红，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：