[發明專利]一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法

有效

• 申請號: 201910161694.X
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109884056B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 倪赫;鄒麗敏;李博;尹哲;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法，涉及結構探測顯微成像技術領域，為解決現有方法其不能充分提高成像分辨率，實現超分辨成像的問題，包括步驟一、將掃探測光斑光強分布與結構探測函數相乘；步驟二、將圖像中的每個像素的灰度值求和；步驟三、重復步驟一和步驟二；步驟四、將步驟三中標準樣品所有采樣點的數值歸一化；步驟五、比較獲得每一像素點的灰度值誤差；步驟六、將每一像素點的誤差的平方平方作為基準誤差，將基準誤差求和作為在當前結構探測函數下的誤差，將當前結構探測函數下的誤差反向傳遞至結構探測函數部分；步驟七、迭代訓練得到最優結構探測函數，從而得到超分辨圖像，本方法可充分提高成像分辨率，實現超分辨成像。

技術領域

本發明涉及結構探測顯微成像技術領域，具體涉及一種優化結構探測函數的方法。

背景技術

光學顯微術是一種歷史悠久且十分重要的無破壞性技術，被廣泛應用于生物和材料科學等領域。

2009年，美國哈佛大學謝曉亮、JeffW.Lichtman課題組在NanoLetters雜志上發表論文，提出掃描圖案探測顯微技術，通過將探測調制和非解掃單元探測器完成的空間累積成像相結合來實現空間調制。仿真分析得出，在熒光非相干成像情況下，橫向分辨率均可達到普通顯微系統的2倍。

專利號：ZL201510868029.6描述的一種超分辨結構探測共焦相干成像裝置及其成像方法，其將結構探測成像方法與共焦相干顯微系統相結合,提高了共焦相干成像系統的空間截止頻率,拓寬空間頻域帶寬,從而改善了成像系統橫向分辨力，但其不能充分提高成像分辨率，實現超分辨成像。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術的缺陷。提供一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法，充分提高成像分辨力，實現超分辨成像。

本發明采用如下技術方案實現：一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法，包括以下步驟：

步驟一、在掃描顯微成像系統中，將掃描標準樣品采樣點得到的探測光斑光強分布與隨機生成的結構探測函數相乘，得到一個新的圖像；

步驟二、將步驟一中得到的圖像中的每個像素的灰度值求和后得到灰度和值；

步驟三、重復步驟一和步驟二求得標準樣品所有采樣點的灰度和值；

步驟四、將步驟三中標準樣品所有采樣點的數值歸一化至0—255區間內，作為重構圖像對應采樣點的光強灰度值，得到重構圖像；

步驟五、將重構圖像與標準樣品逐點比較獲得每一像素點的灰度值誤差；

步驟六、將步驟五中重構圖像每一像素點的誤差的平方作為基準誤差，將基準誤差求和作為在當前結構探測函數下的誤差，將當前結構探測函數下的誤差進行反向傳遞至結構探測函數部分，調整結構探測函數；

步驟七、通過迭代訓練，得到最優結構探測函數；然后將最優結構探測函數帶入步驟一中替換隨機生成的結構探測函數，并經過步驟二、步驟三和步驟四得到重構圖像，即超分辨圖像。

本發明具有如下有益效果：本發明通過利用誤差向結構探測函數的反向傳播，不斷地通過誤差對當前結構探測函數的梯度調整結構探測函數，降低重構圖像與標準樣品的誤差。從而求解結構探測函數最優解，通過圖像重構得到超分辨圖像，提高了基于結構探測的顯微成像分辨率，實現超分辨成像。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法，包括以下步驟：

步驟一、在掃描顯微成像系統中，將掃描標準樣品采樣點得到的探測光斑光強分布與隨機生成的結構探測函數相乘，得到一個新的圖像；