[發明專利]熒光多分子定位方法、裝置以及超分辨成像方法、系統

有效

• 申請號: 201710190997.5
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106952233B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 于斌;張賽文;曹慧群;陳丹妮;屈軍樂
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;H04N19/60;H04N19/97;G01N21/64
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

1.一種熒光多分子定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

采集多個熒光分子通過光學系統的熒光圖像；

對所述熒光圖像進行傅里葉變換，獲得所述熒光圖像的傅里葉頻譜；

對所述熒光圖像的傅里葉頻譜進行解卷積運算，并根據解卷積之后的圖像構造相應的傅里葉字典；

基于所述傅里葉字典和解卷積之后的圖像，根據正交匹配追蹤算法計算多個熒光分子的坐標位置；

所述采集多個熒光分子通過光學系統的熒光圖像的步驟中，所述熒光圖像為：

，

其中N_q為單個熒光分子發出的光子數，σ為高斯函數的標準差，(x,y)為圖像上的坐標，(x_q,y_q)為熒光分子的坐標位置，b為噪聲的強度；

所述對所述熒光圖像進行傅里葉變換，獲得所述熒光圖像的傅里葉頻譜的步驟中，所述熒光圖像的傅里葉頻譜為：

其中，M，N為圖像的像元數，F(k，l)為光學系統在像元(k，l)處的光學傳遞函數，B[k，l]為像元(k，l)處的噪聲的傅里葉變換；

所述對所述熒光圖像的傅里葉頻譜進行解卷積運算，并根據解卷積之后的圖像構造相應的傅里葉字典的步驟包括：

基于方程

對所述熒光圖像的傅里葉頻譜進行解卷積運算，其中λ為根據圖像的噪聲大小預設的系數；

將解卷積之后的圖像矩陣轉換為向量形式，并根據圖像大小構造相應的傅里葉字典，得到g＝Av，其中g是由解卷積之后的圖像，A為傅里葉字典，v是由N_q組成的向量元素；

基于所述傅里葉字典和解卷積之后的圖像，根據正交匹配追蹤算法計算多個熒光分子的坐標位置的步驟包括：對參數進行初始化，另殘差r₀＝g,被選原子索引集φ為空集，迭代次數i＝0；

基于方程找出索引值t_i，并添加索引值到被選原子索引集其中d為矩陣A的列數；

計算由被選原子展成的正交投影P_i；

計算出待求的近似解與殘差：a_i＝P_ig,r_i＝g-a_i；

判斷i是否小于等于K，若是，則另i＝i+1，并繼續基于方程

找出索引值后添加索引值到被選原子索引集若否，計算在處的近似值，并將當前的v_i作為熒光分子的的坐標向量，其中K為預估分子數，為第K次迭代得到的索引集，為定位后的像素值。

2.一種超分辨成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

采集多幅由多個熒光分子通過光學系統的熒光圖像；

采用如權利要求1所述的熒光多分子定位方法對每幅熒光圖像中的熒光分子進行定位，得到其坐標位置；

對定位后的所有熒光圖像進行累加，根據全部熒光分子的坐標位置描繪出超分辨熒光圖像。