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原文传递基于寻址扫描的超分辨层析成像方法、系统、终端及介质

专利名称：	基于寻址扫描的超分辨层析成像方法、系统、终端及介质
摘要：	本发明提供的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法、系统、终端及介质，具体涉及光学显微成像技术领域，该方案基于目标样品的宽场荧光图像，生成一系列多焦点二维扫描点阵；根据多焦点二维扫描点阵扫描目标样品，并同步采集由目标样品发射的荧光信号，获得一系列二维点阵荧光图像；基于目标样品的结构特征，通过移动焦平面对目标样品进行轴向层切，且每移动一次焦平面，重复执行一次获取一系列二维点阵荧光图像的步骤，直至达到预设的层切坐标范围阈值；利用预设的重构算法，将二维点阵荧光图像按照焦平面进行重构，获得每个感兴趣区域的三维超分辨图像。本方案可对样品逐层二维寻址扫描，实现快速三维层析超分辨成像，且不受景深的限制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳大学
发明人：	林丹樱;陈铎;董祖福;于斌;屈军乐
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-24T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311075642.3
公开号：	CN117110264A
代理机构：	深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈俊贤
分类号：	G01N21/64;G06T11/00;G06T17/00;G06T3/40;G01N21/01;G;G01;G06;G01N;G06T;G01N21;G06T11;G06T17;G06T3;G01N21/64;G06T11/00;G06T17/00;G06T3/40;G01N21/01
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，应用于超分辨层析成像装置，该装置主要包括按照光路方向依次设置的激光器、声光偏转器、电调焦透镜、显微物镜，其特征在于，主要包括以下步骤：获取目标样品的宽场荧光图像，并基于所述宽场荧光图像选取至少一个感兴趣区域；基于选取的所述感兴趣区域的外接矩形的大小和位置坐标信息，以及预设的扫描点数信息和扫描步长信息，生成一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵；基于预设的横向坐标与声光偏转器的声波频率的映射关系，按照所述多焦点二维扫描点阵对所述目标样品进行扫描，并同步采集由所述目标样品发射的荧光信号，获得一系列二维点阵荧光图像；基于所述宽场荧光图像中目标样品的结构特征，以及预设的轴向坐标与电调焦透镜的电信号映射关系，控制电调焦透镜移动焦平面对目标样品进行轴向层切，且每移动一次焦平面，重复执行一次获取一系列二维点阵荧光图像的步骤，直至达到预设的层切坐标范围阈值；利用预设的重构算法，将所述二维点阵荧光图像按照焦平面进行重构，获得每个所述感兴趣区域的三维超分辨图像。 2.根据权利要求1所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，所述获取目标样品的宽场荧光图像，包括：将显微物镜调节至焦平面，基于预设的全场扫描多焦点二维扫描点阵坐标以及预设的横向坐标与所述声光偏转器的声波频率映射关系，控制所述声光偏转器按照各个所述预设的全场扫描多焦点二维扫描点阵坐标对所述目标样品进行扫描，获得一系列二维点阵荧光图像；将所述二维点阵荧光图像进行叠加，获得所述目标样品的宽场荧光图像。 3.根据权利要求1所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，所述基于选取的所述感兴趣区域的外接矩形的大小和位置坐标信息，以及预设的扫描点数信息和扫描步长信息，生成一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵，包括：根据选取的所述感兴趣区域的外接矩形的大小和位置坐标信息，获得所述感兴趣区域的外接矩形区域的起始点的X、Y方向坐标信息，以及沿X方向的宽度信息和沿Y方向的宽度信息；基于所述起始点的X、Y方向坐标信息、所述沿X方向的宽度信息、所述沿Y方向的宽度信息，以及预设的X方向的扫描点数信息和扫描步长信息，获得一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵。 4.根据权利要求3所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，基于所述起始点的X、Y方向坐标信息、所述沿X方向的宽度信息、所述沿Y方向的宽度信息，以及预设的X方向的扫描点数信息和扫描步长信息，生成一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵，包括：将所述沿X方向的宽度信息除以预设的X方向的扫描点数信息并向下取整，获得点间距；将所述沿Y方向的宽度信息除以所述点间距并向上取整，获得Y方向的扫描点数信息；基于起始点的X、Y方向坐标信息以及预设的X方向的扫描点数信息和所述Y方向的扫描点数信息，获得一个多焦点二维扫描点阵；基于所述扫描步长信息，调整所述起始点的X、Y方向坐标信息，获得一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵。 5.根据权利要求1所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，按照所述多焦点二维扫描点阵对所述目标样品进行扫描，并同步采集由所述目标样品发射的荧光信号，获得一系列二维点阵荧光图像，包括：按照所述多焦点二维扫描点阵对所述目标样品进行扫描，每扫描完一个所述多焦点二维扫描点阵，同步采集最近一次扫描的所述多焦点二维扫描点阵对应的由所述目标样品发射的荧光信号，获得一个二维点阵荧光图像；重复执行获取所述二维点阵荧光图像的步骤，直至扫描完当前焦平面上的所有所述多焦点二维扫描点阵，获得一系列二维点阵荧光图像。 6.根据权利要求1所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，所述基于所述宽场荧光图像中目标样品的结构特征，以及预设的轴向坐标与电调焦透镜的电信号映射关系，控制电调焦透镜移动焦平面对目标样品进行轴向层切，且每移动一次焦平面，重复执行一次获取一系列二维点阵荧光图像的步骤，直至达到预设的层切坐标范围阈值，包括：基于所述宽场荧光图像中目标样品的结构特征，设置轴向层切坐标范围阈值和层间距信息；基于所述层间距信息，以及预设的轴向坐标与所述电调焦透镜的电信号映射关系，控制电调焦透镜每次移动一个所述层间距，以移动一次焦平面；每移动一次焦平面对所述目标样品进行一次轴向层切，并重复执行一次获取一系列二维点阵荧光图像的步骤，直至达到预设的层切坐标范围阈值。 7.根据权利要求1所述的基于寻址扫描的超分辨层析成像方法，其特征在于，所述利用预设的重构算法，将所述二维点阵荧光图像按焦平面进行重构，获得每个所述感兴趣区域的三维超分辨图像，包括：利用预设的重构算法，将所述目标样品每个焦平面的二维点阵荧光图像进行超分辨重构，获得一个二维超分辨重构图像；将不同焦平面的所述二维超分辨重构图像进行三维重构，获得每个所述感兴趣区域的三维超分辨图像。 8.基于寻址扫描的超分辨层析成像系统，其特征在于，所述系统包括：选区模块，用于获取目标样品的宽场荧光图像，并基于所述宽场荧光图像选取至少一个感兴趣区域；二维扫描点阵生成模块，用于基于选取的所述感兴趣区域的外接矩形的大小和位置坐标信息，以及预设的扫描点数信息和扫描步长信息，生成一系列与所述感兴趣区域相对应的多焦点二维扫描点阵；二维点阵荧光图像获取模块，用于基于预设的横向坐标与声光偏转器的声波频率的映射关系，按照所述多焦点二维扫描点阵对所述目标样品进行扫描，并同步采集由所述目标样品发射的荧光信号，获得一系列二维点阵荧光图像；轴向层切模块，用于基于所述宽场荧光图像中目标样品的结构特征，以及预设的轴向坐标与电调焦透镜的电信号映射关系，控制电调焦透镜移动焦平面对目标样品进行轴向层切，且每移动一次焦平面，重复执行一次获取一系列二维点阵荧光图像的步骤，直至达到预设的层切坐标范围阈值；三维超分辨图像生成模块，用于利用预设的重构算法，将所述二维点阵荧光图像按照焦平面进行重构，获得每个所述感兴趣区域的三维超分辨图像。 9.智能终端，其特征在于，所述智能终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于寻址扫描的超分辨层析成像程序，所述基于寻址扫描的超分辨层析成像程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述基于寻址扫描的超分辨层析成像方法的步骤。 10.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上存储有基于寻址扫描的超分辨层析成像程序，所述基于寻址扫描的超分辨层析成像程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述基于寻址扫描的超分辨层析成像方法的步骤。
所属类别：	发明专利