[發(fā)明專利]圖像重建方法、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)照明顯微鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710026104.3
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN108305213B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 儲開芹;扎克;馬英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請公開了一種交叉式圖像重建算法，其中，圖像重建方法依次利用當前時間點的第一預設數(shù)量個方向的原始圖像和下一時間點的第二預設數(shù)量個方向的原始圖像進行圖像重建，對于具有N個方向的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，獲得N張重建圖像；圖像重建方法通過利用兩個相鄰時間點的原始圖像集合來獲得對于當前時間點的原始圖像集合的N張原始圖像的重建，以這種方式進行圖像重建可以使得每個時間點中的原始圖像被重復使用在多次重建圖像的獲取過程中，圖像重建方法將結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的時間分辨率提高到相鄰兩個方向之間的采集時間間隔，對于具有N個方向的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，圖像重建方法相較于利用現(xiàn)有技術(shù)的圖像重建方法，其時間分辨率提高了N倍。

技術(shù)領域

本申請涉及圖像處理技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種圖像重建方法、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)照明顯微鏡。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)照明顯微鏡(Structured Illumination Microscopy，SIM)是指利用結(jié)構(gòu)光照射樣品以獲得一組不同調(diào)制相位的原始圖像的成像系統(tǒng)，具有快速的數(shù)據(jù)采集速度、低的激發(fā)光強和空間超分辨率的優(yōu)點，從而使得結(jié)構(gòu)照明顯微鏡成為最適合活細胞成像的超分辨率顯微光學器件。由于結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的成像性質(zhì)，其在工作時需要依次獲取N(N≥2)個方向的原始圖像，其中一個方向的原始圖像實現(xiàn)該方向樣品除截止頻率信息以外的頻率信息的提取，對于具有N個方向結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，重建一副圖像需要這N個方向的原始圖像。

現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡一般通過機械地旋轉(zhuǎn)光柵實現(xiàn)多個方向的結(jié)構(gòu)光照射，機械旋轉(zhuǎn)光柵所占用的時間一般較長，這就導致了這種類型的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的數(shù)據(jù)采集速度沒有一些樣品的變化速度快。為了解決機械旋轉(zhuǎn)光柵占用時間長的問題，還有一些結(jié)構(gòu)照明顯微鏡利用掃描振鏡，空間光調(diào)制器和數(shù)字微鏡陣列電控地改變結(jié)構(gòu)光的方向。但是由于空間光調(diào)制器和數(shù)字微鏡陣列的光利用率極低，導致這種結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的曝光時間較長，并沒有很好的解決結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的數(shù)據(jù)采集速度沒有一些樣品的變化速度快這一問題。當利用掃描振鏡時，仍有一些樣品的變化速度比數(shù)據(jù)采集的速度快。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種圖像重建方法、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，以解決結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的數(shù)據(jù)采集速度沒有一些樣品的變化速度快的問題。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案：

一種圖像重建方法，應用于結(jié)構(gòu)照明顯微鏡的圖像重建過程，對于具有N個方向的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，依次獲取N個方向的原始圖像，構(gòu)成一個時間點的原始圖像集合，其中N大于或等于2；所述圖像重建方法包括：

獲取兩個相鄰時間點的原始圖像集合；

依次利用當前時間點的第一預設數(shù)量個方向的原始圖像和下一時間點的第二預設數(shù)量個方向的原始圖像進行圖像重建，對于具有N個方向的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡，獲得N張重建圖像，所述當前時間點的第一預設數(shù)量個方向的原始圖像和下一時間點的第二預設數(shù)量個方向的原始圖像為N個方向的原始圖像，且在時間上連續(xù)；

所述第一預設數(shù)量由N向1以預設步長遞減，所述第二預設數(shù)量由0向N-1以預設步長遞增。

可選的，所述預設步長為1。

可選的，當N等于2時，一個時間點的原始圖像集合包括依次獲取的第一方向的原始圖像和第二方向的原始圖像；

所述依次利用當前時間點的第一預設數(shù)量個方向的原始圖像和下一時間點的第二預設數(shù)量個方向的原始圖像進行圖像重建，獲得N張重建圖像包括：

利用當前時間點的第一方向的原始圖像和第二方向的原始圖像進行圖像重建，獲得一張所述重建圖像；

利用當前時間點的第二方向的原始圖像和下一時間點的第一方向的原始圖像進行圖像重建，獲得另一張所述重建圖像。