【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学显微成像，尤其涉及的是一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法及系统。
技术介绍
1、细胞内有许多不同类型的细胞器，如细胞核、内质网、高尔基体、线粒体等。这些细胞器各自执行着不同的功能，共同维持细胞的正常生理活动。科学家们需要深入理解生命过程的分子机制，并对交互过程进行观察分析，以揭示细胞的生物化学过程，这不仅可以深入了解生命活动的本质，还对疾病的诊断、治疗以及药物筛选等研究具有潜在应用价值。因此，活细胞动态过程的研究是一个主要方向，包括细胞信号转导、离子通道、跨膜运输等行为。在这些研究中，光学显微镜是不可或缺的工具。
2、光学显微镜结构简单，对样品损伤小、成像速度快，在生物、医学、材料科学等领域得到广泛应用。然而，由于受到衍射极限的限制，传统光学显微镜的分辨率最多只能达到200nm，无法满足对亚细胞器的观测需求。超分辨显微成像技术突破了衍射极限的限制，使光学显微镜的横向分辨率达到几十纳米。结构光照明显微成像技术(structuredillumination microscopy，sim)是常用的超分辨成像技术之一，其可以在样品面产生一系列的结构光照明图案，将样品处于衍射极限外的高频信息编码到衍射极限内，然后通过算法后处理将高频信息解调出来并移动到真实位置，从而实现超分辨成像。sim的分辨率提升与结构光的频率相关，由于照明图案也受到衍射极限的影响，所以sim的横向分辨率最多只能提升一倍。由于sim采用宽场结构光照明，对样品的光漂白效应较小，适用于长时间的活细胞成像。
3、传统sim采用光
4、因此，现有技术还有待改进。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本专利技术提供一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法及系统，以解决现有频率域重构算法存在的超分辨图像的重构效率低的问题。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，包括：
4、根据二维晶格照明模板序列，利用数字微镜器件和相机控制同步分时触发二维晶格照明，得到不同照明模板下激发的样品荧光信号；
5、根据每张原始图像，计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度，得到参数矩阵；
6、将所述参数矩阵与对应的原始图像相进行点乘，并将每个点乘后的结果相加，进行维纳滤波后得到超分辨图像。
7、在一种实现方式中，根据二维晶格照明模板序列，利用数字微镜器件和相机控制同步分时触发二维晶格照明，得到不同照明模板下激发的样品荧光信号，包括：
8、通过数据采集卡控制所述数字微镜器件和所述相机按照所述二维晶格照明模板序列对应的信号进行触发，并采集得到不同照明模板下激发的样品荧光信号。
9、在一种实现方式中，所述二维晶格照明的照明光场的强度分布表示为：
10、
11、其中，r表示二维空间的位置矢量；
12、i0表示均值照明强度；
13、m1和m2分别表示两个正交条纹的调制度；
14、ω1和ω2分别表示两个正交条纹的频率矢量；
15、和分别表示两个正交条纹的初相位；
16、i表示第i张照明模板。
17、在一种实现方式中，所述相机检测到的荧光信号强度分布表示为：
18、
19、其中，o(r)表示样品荧光分布；
20、h(r)表示显微系统的点扩散函数；
21、表示卷积运算。
22、在一种实现方式中，所述计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度，得到参数矩阵，包括：
23、根据每张原始图像，计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度；
24、根据样品荧光分布和调制函数计算得到显微系统的有效点扩散函数；
25、基于所述有效点扩散函数，利用卷积公式和三角函数计算得到所述频率、所述相位以及所述调制度对应的方程组；
26、对所述方程组进行转换，得到所述参数矩阵。
27、在一种实现方式中，所述参数矩阵为：
28、
29、其中，和分别表示两个正交条纹的初相位。
30、在一种实现方式中，所述将所述参数矩阵与对应的原始图像相进行点乘，并将每个点乘后的结果相加，进行维纳滤波后得到超分辨图像，包括：
31、将所述原始图像转换到频率域进行滤波，并转换到空间域与所述参数矩阵进行点乘，将每个点乘后的结果相加，得到相加结果；
32、对相加结果进行维纳滤波，得到所述超分辨图像。
33、第二方面，本专利技术提供一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像系统，包括：
34、荧光信号激发模块，用于根据二维晶格照明模板序列，利用数字微镜器件和相机控制同步分时触发二维晶格照明；
35、荧光信号探测模块，用于探测得到不同照明模板下激发的样品荧光信号；
36、超分辨成像模块，用于根据每张原始图像，计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度，得到参数矩阵；将所述参数矩阵与对应的原始图像相进行点乘，并将每个点乘后的结果相加，进行维纳滤波后得到超分辨图像。
37、第三方面，本专利技术提供一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序，所述基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法的操作。
38、第四方面，本专利技术还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述介质存储有基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序，所述基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法的操作。
39、本专利技术采用上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，根据二维晶格照明模板序列，利用数字微镜器件和相机控制同步分时触发二维晶格照明，得到不同照明模板下激发的样品荧光信号，包括：
3.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述二维晶格照明的照明光场的强度分布表示为：
4.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述相机检测到的荧光信号强度分布表示为：
5.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度，得到参数矩阵，包括：
6.根据权利要求5所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述参数矩阵为：
7.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述将所述参数矩阵与对应的原始图像相进行点乘，并将每个点乘后的结果相加，进行维纳滤波后得到超分辨图像，包
8.一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像系统，其特征在于，包括：
9.一种终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序，所述基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序被所述处理器执行时用于实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法的操作。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序，所述基于晶格照明的快速超分辨显微成像程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法的操作。
...【技术特征摘要】
1.一种基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，根据二维晶格照明模板序列，利用数字微镜器件和相机控制同步分时触发二维晶格照明，得到不同照明模板下激发的样品荧光信号，包括：
3.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述二维晶格照明的照明光场的强度分布表示为：
4.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述相机检测到的荧光信号强度分布表示为：
5.根据权利要求1所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述计算二维晶格的两个方向上光栅的频率、相位以及调制度，得到参数矩阵，包括：
6.根据权利要求5所述的基于晶格照明的快速超分辨显微成像方法，其特征在于，所述参数矩阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，杨浩智，聂梦娇，曹慧群，林丹樱，屈军乐，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。