[發明專利]基于單分子定位的高通量超分辨成像系統及方法

無效

• 申請號: 201110149472.X
• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN102254331A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 黃振立;曾紹群;駱清銘;朱宏宇;馬洪強;龍帆
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T1/00
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明屬于超分辨成像技術領域，特別是涉及一種基于單分子定位的高通量超分辨成像系統及方法。

背景技術

對基于單分子定位的超分辨成像系統而言，現在業界普遍認為，EMCCD是系統必備的探測器。超分辨成像技術的發展，要求在空間上有更大的成像視場，在時間上有更快的成像速度。傳統的EMCCD的存在的主要問題是：在成像視場方面，EMCCD的像素數目相對較少。業界普遍認為的1個像素對應100nm²的視場區域為最佳成像狀態，這樣可以兼顧信噪比和分辨率。按照這個標準，EMCCD的成像視場區域比較小。

在成像速度方面，業界普遍用1000幀原始圖合成一幀超分辨圖，所以按照EMCCD的成像速度，其進行超分辨成像的速度相對較慢。

綜合成像視場和成像速度，我們用通量來描述一個成像器件的進行超分辨成像的能力，通量＝成像視場區域×超分辨成像速度。對于EMCCD最大讀出頻率為35MHz(iXon3885，Andor)，按照如上所述的標準，通量只有350μm²/s。

伴隨著生命科學研究對超分辨顯微成像視場區域以及成像速度的要求越來越高，傳統超分辨成像系統與方法已經無力滿足。

發明內容

本發明的目的是提供高通量的，實時圖像處理的一種基于單分子定位的高通量超分辨成像系統及方法。

根據本發明的一個方面，提供一種基于單分子定位的高通量超分辨成像系統包括：

成像光路模塊、圖像傳感器模塊、圖像處理模塊及圖像顯示模塊；

所述成像光路模塊將成像視場映射到圖像傳感器模塊；

所述圖像傳感器模塊對成像視場進行高速成像；

所述圖像處理模塊對成像進行圖像處理；

所述圖像顯示模塊顯示所述圖像處理結果。

根據本發明的另一個方面，提供一種基于單分子定位的高通量超分辨成像方法包括：

通過成像光路模塊將成像視場映射到圖像傳感器；

通過圖像傳感器模塊對成像視場進行高速的大視場成像；

通過圖像處理模塊對所述高速成像進行圖像處理；

通過圖像顯示模塊將所述圖像處理結果進行顯示。

根據本發明提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像系統及方法，打破了接口速度對高通量超分辨成像的限制，能實現實時、快速的、高通量的超分辨成像。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像系統的結構框圖；

圖2是圖1所示系統中圖像處理模塊的結構框圖；

圖3是圖1所示系統中圖像處理模塊的另一結構框圖；

圖4是本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像系統的一具體實例示意圖；

圖5是本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像方法的一具體流程示意圖；

圖6是本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像方法的另一具體流程示意圖；

圖7是本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像方法的sCMOS的結構示意圖；

圖8是采用傳統EMCCD采集的圖像示意圖；

圖9是根據圖8所采集的圖像進行重構的示意圖；

圖10是采用本發明實施例提供的sCMOS采集的圖像示意圖；

圖11是本發明根據圖10所采集的圖像進行重構的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明實施例提供的基于單分子定位的高通量超分辨成像系統包括成像光路模塊1、圖像傳感器模塊2、圖像處理模塊3、圖像顯示模塊4。其中：

成像光路模塊1將成像視場映射到圖像傳感器。

圖像傳感器模塊2對大成像視場進行高速成像。圖像傳感器模塊2可用科研級CMOS圖像傳感器(sCMOS)來實現。