[發明專利]一種超分辨成像方法、裝置及終端設備

有效

• 申請號: 201810958217.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN108982460B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 楊志剛;劉毋凡;屈軍樂
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本發明適用于圖像處理技術領域，提供了一種超分辨成像方法、裝置及終端設備，方法包括：通過激發光，激發生物樣品上具有雙發射峰的熒光探針，并將親和試劑作用于激發后的熒光探針上；通過活化光，照射親和試劑作用后的熒光探針，獲得雙通道熒光強度圖像；分別采集雙通道熒光強度圖像中，短波長發射峰的短波長信號和長波長發射峰的長波長信號；選擇N幀雙通道熒光強度圖像，分別計算短波長信號和長波長信號的熒光強度比值，獲得N個比例熒光圖像；通過STORM超分辨成像方法，獲得超分辨圖像；根據N個比例熒光圖像對超分辨圖像著色，獲得比例型超分辨圖像。通過本發明能夠獲得比例型超分辨圖像，反映生物樣品中熒光探針標記處的樣品參數。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種超分辨成像方法、裝置及終端設備。

背景技術

熒光顯微鏡被廣泛應用于細胞微生物成像，其中，超分辨定位成像是一種代表性的超分辨熒光成像技術。該技術在光學重構顯微鏡的基礎上，將單分子成像與高精度分子定位算法相結合，實現了20～30nm的超高空間分辨率，以觀察到細胞中的超微結構。這種技術的關鍵在于使用激發態的熒光探針與周圍環境中的親和試劑隨機結合，導致其熒光衰減進入暗態，再利用另一波長或同一波長的活化光使親和試劑從熒光分子上隨機脫落重新具備發光能力，從而使得熒光分子在發光與暗態之間隨機變化，然后連續記錄熒光分子的多幀圖像，進行單分子定位算法確定中心位置，最后通過圖像重構出超分辨熒光圖像。

然而，目前光學重構顯微鏡僅能夠對生物樣品的結構進行超分辨成像，無法做功能性超分辨成像或樣品參數定量的超分辨成像研究。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種超分辨成像方法、裝置及終端設備，以解決現有技術中只能對生物樣品的結構進行超分辨成像，不能做功能性超分辨成像或樣品參數定量的超分辨成像研究問題。

為實現上述目的，本發明實施例第一方面提供一種超分辨成像方法，包括：

通過激發光，激發生物樣品上具有雙發射峰的熒光探針，將親和試劑作用于激發后的熒光探針上；

通過活化光，照射親和試劑作用后的熒光探針，形成雙通道熒光強度圖像；

分別采集所述雙通道熒光強度圖像中，短波長發射峰的短波長信號和長波長發射峰的長波長信號；

選擇N幀雙通道熒光強度圖像，根據所述分別采集的所述短波長信號和所述長波長信號，在同一幀的所述雙通道熒光強度圖像中，選擇所述短波長信號的熒光強度圖像和所述長波長信號的熒光強度圖像，并分別計算其熒光強度比值，獲得N個比例熒光圖像，其中N為正整數；

通過STORM(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy，隨機光學重構顯微鏡)超分辨成像方法，對所述比例熒光圖像進行重構，獲得超分辨圖像；

根據N個所述比例熒光圖像對所述超分辨圖像著色，獲得比例型超分辨圖像。

結合本發明第一方面，本發明第一方面的第一實施方式中，所述超分辨成像方法還包括：

建立所述熒光探針的環境參數與所述熒光強度比值的函數模型；

所述建立所述熒光探針環境參數與所述熒光強度比值的函數模型包括：

將所述具有雙發射峰的熒光探針置于探針溶液測試環境，通過激發光，激發所述熒光探針；

改變所述探針溶液測試環境的第一參數，獲取在不同的所述第一參數下，所述熒光探針的穩態熒光發射光譜；

根據所述穩態熒光發射光譜中的雙發射峰，計算熒光強度測試比值，并建立所述第一參數與所述熒光強度測試比值的函數模型。

結合本發明第一方面，本發明第一方面的第二實施方式中，所述通過活化光，照射親和試劑作用后的熒光探針，形成雙通道熒光強度圖像包括：