详情

原文传递基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置及方法

专利名称：	基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置及方法
摘要：	本发明提供了基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置及方法，所述装置包括：激光光源，扩束准直反射组件；根据导入的等间隔切换的照明模式激发样品面产生高斯分布的荧光信号的高斯荧光产生组件；将高斯分布的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号，获得图像数据的贝塞尔荧光产生组件；对图像数据进行图像重构，获得超分辨率的样品二维信息图像的控制终端。本申请通过多个聚焦点同时激发样品，提高了显微成像装置的成像范围，减少样品采集时间，将高斯分布的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号，并对采集的贝塞尔分布荧光信号的图像数据进行图像重构，能够实现提高信噪比的同时实现大工作距离下超分辨成像。
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：	于斌;邹小慧;屈军乐;林丹樱;曹慧群
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910803024.3
公开号：	CN110487762A
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：	王永文;刘文求
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
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.基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，包括：激光光源；扩束准直反射组件，用于接收所述激光光源发出的激光光束，并对所述激光光束进行扩束准直并反射；高斯荧光产生组件，用于接收所述扩束准直反射模块反射的激光光束，并根据导入的等间隔切换的照明模式对所述激光光束进行投射，产生高斯分布的荧光信号；贝塞尔荧光产生组件，用于接收所述高斯分布的荧光信号，将所述高斯分布的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号，并采集所述贝塞尔分布的荧光信号获得若干副图像数据；控制终端，用于接收所述若干副图像数据，并对所述若干副图像数据中的贝塞尔点进行定位并截取，获得若干个亚区域图像数据，对所述亚区域进行图像重构，获得超分辨率的样品二维信息图像。 2.根据权利要求1所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述贝塞尔荧光产生组件包括：第一透镜，用于接收所述高斯分布的荧光信号，将所述高斯分布的荧光信号调制为平面波形式的荧光信号；轴棱锥，用于接收所述平面波形式的荧光信号，将所述平面波形式的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号；第二透镜，用于接收所述贝塞尔分布的荧光信号，将所述贝塞尔分布的荧光信号放大成像；探测器，用于采集放大成像后的所述贝塞尔分布的荧光信号获得若干副图像数据。 3.根据权利要求2所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述第一透镜与所述高斯荧光产生组件成像面的距离为所述第一透镜的焦距。 4.根据权利要求2所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述高斯荧光产生组件包括：数字微镜元件，用于接收所述扩束准直反射模块反射的激光光束，并根据导入的等间隔切换的照明模式对所述激光光束进行反射； 4f系统，用于接收所述数字微镜元件反射的激光光束，并对所述激光光束中的杂散光进行过滤；透镜和物镜，用于接收滤除杂散光的激光光束，并对所述激光光束进行投射；样品面，用于接收所述透镜和物镜投射的激光光束，以激发表面产生高斯分布的荧光信号。 5.根据权利要求4所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述扩束准直反射组件包括：第六透镜和第七透镜，用于接收激光光源发出的激光光束，并对所述激光光束进行扩束准直；反射镜，用于接收扩束准直后的激光光束，并将所述扩束准直后的激光光束反射至所述数字微镜元件。 6.根据权利要求4所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述数字微镜元件与所述探测器数据连接；当所述数字微镜元件切换照明模式时，所述探测器同步采集所述图像数据。 7.根据权利要求4所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像装置，其特征在于，所述数字微镜元件接收到的所述激光光束的入射角与水平面的夹角为24°。 8.一种基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像方法，其特征在于，所述方法包括：产生激光光束，并对所述激光光束进行扩束准直并反射；根据导入的等间隔切换的照明模式对所述扩束准直并反射后的激光光束进行投射，产生高斯分布的荧光信号；将所述高斯分布的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号，并采集所述贝塞尔分布的荧光信号获得若干副图像数据；对所述若干副图像数据中的贝塞尔点进行定位并截取，获得若干个亚区域图像数据，对所述亚区域进行图像重构，获得超分辨率的样品二维信息图像。 9.根据权利要求8所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像方法，其特征在于，所述将所述高斯分布的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号，并采集所述贝塞尔分布的荧光信号获得若干副图像数据的步骤具体包括：将所述高斯分布的荧光信号调制为平面波形式的荧光信号；将所述平面波形式的荧光信号转换为贝塞尔分布的荧光信号；将所述贝塞尔分布的荧光信号放大成像；采集放大成像后的所述贝塞尔分布的荧光信号获得若干副图像数据。 10.根据权利要求8所述的基于多焦点光照明的超分辨贝塞尔显微成像方法，其特征在于，所述对所述若干副图像数据中的贝塞尔点进行定位并截取，获得若干个亚区域图像数据，对所述亚区域进行图像重构，获得超分辨率的样品二维信息图像的步骤包括：根据所述图像数据尺寸生成预设倍数尺寸的零矩阵I0；读取所述图像数据中的第n幅图，对所述第n幅图中的贝塞尔点进行定位并截取，获得若干个亚区域图像数据；对所述亚区域的贝塞尔点进行高斯拟合，生成中心位置与贝塞尔点相同的高斯分布的数字针孔；对针孔后的贝塞尔点进行反卷积，使其转换为高斯点，并对反卷积之后的高斯点进行定位，计算其在In上的坐标位置(x，y)，将高斯点的强度分布复制到I0的(ax，ay)位置上，其中a为预设倍数；读取图像数据中的第n+1幅图并进行亚区域截取以及数据处理，直到所有图像数据处理完成，将I0的图像尺寸缩小为1/a得到超分辨率的样品二维信息图像。
所属类别：	发明专利