一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法及裝置製造方法
2023-05-06 20:56:06
一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明實施例涉及光學【技術領域】，公開了一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法，包括：通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據，並根據獲取得到的所述多幅圖像數據，獲取樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度；根據獲取得到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度，計算經過對所述多幅圖像的數據處理得到的重構圖像中樣本目標點的信號強度。本發明實施例還公開了一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的裝置。採用本發明，通過特定的數學解算公式，實現了多光子成像技術和結構光照明成像技術的融合，在保持多光子原有成像深度的優點上，增加超分辨成像能力。
【專利說明】一種提局多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學領域，尤其涉及一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在生物活體組織螢光成像領域中，因為多光子螢光顯微成像的焦點位置可以被精確的確定和控制，多光子突光非常適合於激發標本表層一下的突光探針，這種高精度的定位法保證了對螢光染料的最小光漂白並減少了光破壞，進而增加了細胞的生活能力，可以維持更長時間的細胞性能研究實驗，因此，多光子顯微成像技術被廣泛的應用於光學成像領域。但是，由於光學衍射極限的存在，多光子突光顯微鏡的橫向解析度和縱向解析度被限制在約300nm和600nm。產生空間解析度限制的原因在於顯微鏡的光學傳遞函數限制了光信號中高頻分量的通過。而且，由於多光子螢光顯微鏡使用了比傳統單光子螢光顯微鏡波長更長的激發光源，導致成像解析度降低。
[0003]現有技術方案之一是採樣結構光照明顯微成像技術。在這種方法中，需要對照明光進行空間調製，形成特定的激發光光斑強度分布，激發產生的螢光信號採用CCD(Charge-coupled Device,圖像傳感器)進行收集。在圖像採集過程中需要對照明激發光光斑的位置和角度進行移動和旋轉，每次位置移動和角度旋轉進行一次成像。通過對獲得的多副圖像進行處理，最終重構出目標螢光圖像。此方法獲得的螢光圖像的橫向解析度是傳統寬場顯微鏡或者共聚焦雷射掃描顯微鏡的兩倍，但是這種結構光照明提高橫向分辨能力的方法主要應用於寬場顯微鏡，成像深度淺。
[0004]現有技術方案之二是將結構光照明技術與雷射掃描共聚焦顯微鏡結合起來，在保留共聚焦顯微鏡三維層析能力的同時，搭配了結構光照明的橫向超分辨成像能力。然而，共聚焦螢光顯微鏡是通過探測器前的微孔將焦平面之外的光信號擋住而獲得的三維層析能力，隨著深度增加，照明光在樣本中發生大量的散射，只有很少部分光能夠達到焦點處，焦點外激發產生的螢光經過多次散射後，也會有一定的光子能夠透過微孔達到探測器，這部分光子為成像噪聲信號，直接導致成像結果信噪比的降低，從而限制了雷射掃描共聚焦顯微鏡的成像深度。目前，結合有結構光照明技術的雷射掃描共聚焦顯微鏡只能對單個細胞厚度樣品成像。
【發明內容】
[0005]本發明實施例所要解決的技術問題在於，提供一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法及裝置。結合了多光子成像技術和結構光照明成像技術，在保持多光子原有成像深度的優點上，增加超分辨成像能力。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的方法，所述方法包括:
[0007]通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據，並根據獲取得到的所述多幅圖像數據，獲取樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度；
[0008]根據獲取得到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度，計算經過對所述多幅圖像的數據處理得到的重構圖像中樣本目標點的信號強度。
[0009]其中，所述重構圖像中樣本目標點的信號強度為獲取到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度的疊加之和。
[0010]其中，所述通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據包括:通過面陣列光電探測器接收所述掃描得到的多幅圖像的數據。
[0011]其中，所述樣本目標點位置
【權利要求】
1.一種提高多光子突光顯微鏡成像解析度的方法，其特徵在於，所述方法包括: 通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據，並根據獲取得到的所述多幅圖像數據，獲取樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度； 根據獲取得到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度，計算經過對所述多幅圖像的數據處理得到的重構圖像中樣本目標點的信號強度。
2.如權利要求1所述的一種提高多光子突光顯微鏡成像解析度的方法，其特徵在於，所述重構圖像中樣本目標點的信號強度為獲取到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度的疊加之和。
3.如權利要求1所述的一種提高多光子突光顯微鏡成像解析度的方法，其特徵在於，所述通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據包括: 通過面陣列光電探測器接收所述掃描得到的多幅圖像的數據。
4.如權利要求3所述的一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的裝置，其特徵在於，所述樣本目標點位置％ 二 + 所述面陣列光電探測器上像素點位置Spq = pSsx + q<5s夕，其中j，k, P，q為正整數，δ r為掃描間距，δ s為面陣列光電探測器上像素間距與成像系統放大倍數的比值，若所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度表示為I(rjk-sM，sM+rjk)，則所述重構圖像中樣本目標點的信號強度Ieff(rjk)表示為Ieff (rjk) _ Z p, ql (rjk_Spq，Spq+rjk)。
5.一種提高多光子螢光 顯微鏡成像解析度的裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 圖像數據獲取模塊，用於通過顯微鏡對樣本進行多次掃描，獲取掃描得到的多幅圖像的數據，並根據獲取得到的所述多幅圖像數據，獲取樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度； 信號強度計算模塊，用於根據獲取得到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度，計算經過對所述多幅圖像的數據處理得到的重構圖像中樣本目標點的信號強度。
6.如權利要求5所述的一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的裝置，其特徵在於，所述重構圖像中樣本目標點的信號強度為獲取到的所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度的疊加之和。
7.如權利要求6所述的一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的裝置，其特徵在於，所述圖像數據獲取模塊包括: 圖像數據接收單元，用於通過面陣列光電探測器接收所述掃描得到的多幅圖像的數據。
8.如權利要求7所述的一種提高多光子螢光顯微鏡成像解析度的裝置，其特徵在於，所述樣本目標點位置^jk 二 jSrx + k6ry,所述面陣列光電探測器上像素點位置Svq 二 pSsx + q0’s夕，其中，j，k, p，q為正整數，δ r為掃描間距，δ s為面陣列光電探測器上像素間距與成像系統放大倍數的比值，若所述樣本目標點在多幅圖像中像素點信號強度表示為I (rjk-sM，sM+rjk)，則所述重構圖像中樣本目標點的信號強度Irff (rjk)表示為Ieff(rjk)_Zp, ql (rjk_Spq，Spq+rjk)。
【文檔編號】G01N21/64GK103645136SQ201310597450
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】鄭煒, 楊守勝, 許強 申請人:深圳先進技術研究院