[發明專利]一種保證精度的實時單分子定位方法及系統

有效

• 申請號: 201510560412.5
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN105243677B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 黃振立;李夢婷;李路長
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

1.一種保證精度的實時單分子定位方法，其特征在于，包括：

基于像素級定位參數對待處理圖像進行區域提??；

對提取到的圖像進行粗定位，得到所述提取到的圖像的亞像素級定位參數；

基于所述提取到的圖像的亞像素級定位參數對所述提取到的圖像進行精定位；經過粗定位得到的亞像素級定位參數更接近于真實值，再據此進行精定位計算，減少了在精定位時的迭代次數，加快了超分辨圖像的定位速度，在保證定位精度的情況下，加快了超分辨圖像的定位速度；

基于提取到的圖像的亞像素級定位參數對提取到的圖像進行精定位，具體包括：

建立計算模型：

其中，為像素點(i,j)處的理論光強，A為信號亮度的估計值A₀，i為提取到的區域的x軸坐標，j為提取到的區域的y軸坐標，x₀為提取到的圖像中像素點的X坐標C_x，y₀為提取到的圖像中像素點的Y坐標C_y，s為熒光點擴散函數的估計標準差s₀，b為背景估計值b₀；

對計算模型進行估計，即以信號亮度的估計值A₀、提取到的圖像中像素點的X坐標C_x、提取到的圖像中像素點的Y坐標C_y、熒光點擴散函數的估計標準差s₀和背景估計值b₀作為初值代入計算模型進行迭代計算直至與觀測值的差值在誤差閾值之內，將此時的信號亮度的估計值A₀記作信號亮度的精確值A，提取到的圖像中像素點的X坐標C_x記作像素點精度的X坐標x₀、提取到的圖像中像素點的Y坐標C_y記作像素點精度的Y坐標y₀、熒光點擴散函數的估計標準差s₀記作熒光點擴散函數精確的標準差s，背景估計值b₀記作背景精確值b；

具體地，采用極大似然法對上述計算模型進行估計，即調整參數A,x_o,y_o,s,b使理論光強逼近觀測值I(x_i,j)，得到的估計方程如下：

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于像素級定位參數對待處理圖像進行區域提取，包括：

獲取所述待處理圖像中每個像素點的像素值；

判斷所述獲取到的像素值是否大于預設閾值；

若是，獲取最大像素值所對應的像素點的坐標，所述最大像素值所對應的像素點的坐標為所述像素級定位參數；

提取出以所述獲取到的最大像素值所對應的像素點的坐標為中心的一定區域的圖像；

其中，所述一定區域由所述待處理圖像而定。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對提取到的圖像進行粗定位，得到所述提取到的圖像的亞像素級定位參數，包括：

通過公式和得到所述提取到的圖像中像素點的X坐標C_x和Y坐標C_y；其中，I_i,j表示像素點(i，j)處的灰度值，x_i表示像素點(i，j)在x軸方向的坐標，y_i表示像素點(i，j)在y軸方向的坐標，n表示所述提取到的圖像的像素的個數；

獲取所述提取到的圖像的外圍像素點的像素值的平均值，將所述平均值作為背景估計值b₀；

獲取所述最大像素值，將所述最大像素值減去所述背景估計值b₀，得到信號亮度的估計值A₀；

通過公式s₀＝0.21*λ/(NA*pixelsize)計算得到熒光點擴散函數的估計標準差s₀；

其中，λ為全內反射的光學成像系統的光的波長，NA為數值孔徑，pixelsize為像素尺寸的大小。