[發明專利]一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法及系統

有效

• 申請號: 202010139131.3
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111402210B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 唐波;萬文博;李璐;宋小婷
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/70;G06T3/40;G06T5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，包括：

對單分子熒光信號圖像根據分割閾值篩選像素點，得到定位點分布圖；

利用空間位置約束、定位點約束和時間維度約束對定位點分布圖進行超分辨處理，得到高分辨率熒光信號圖像；

對高分辨率熒光信號圖像中的像素點進行約束計算，由得到的有效像素點構成定位圖像；

所述高分辨率熒光信號圖像中任意像素點(X,Y)的像素值為：

其中，α_ij表示因空間位置約束產生的第一影響因子，β_x,y表示因定位點約束中的定位點與非定位點特性約束產生的第二影響因子，γ_x,y表示因在時間維度中前后幀的影響產生的第三影響因子，A_x,y表示在單分子熒光信號圖像A中坐標(x,y)處的像素值，m,n分別表示圖像A的大小，σ₁為常數，i和j表示9個像素點在3×3像素窗口區域中的位置坐標，與x和y的大小呈正相關。

2.如權利要求1所述的一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，所述分割閾值根據不加入熒光信號的背景圖像中信號強度計算得到，具體包括：

對不加入熒光信號的背景圖像進行區域劃分，得到若干個像素塊，根據每個像素塊中信號強度的平均值和標準方差計算分割閾值。

3.如權利要求1所述的一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，所述空間位置約束為，構建單分子熒光信號圖像與高分辨率熒光信號圖像中對應像素點之間的坐標映射公式，根據單分子熒光信號圖像中像素點的位置分布對高分辨率熒光信號圖像進行自適應插值，再利用雙三次插值函數設置第一影響因子。

4.如權利要求1所述的一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，所述定位點約束為，根據當前幀定位點分布圖在固定空間位置的像素值設置第二影響因子，固定空間位置處的像素點為定位點或非定位點。

5.如權利要求1所述的一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，所述時間維度約束為，根據連續三幀定位點分布圖中固定空間位置像素點的分布情況設置第三影響因子。

6.如權利要求1所述的一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位方法，其特征在于，對高分辨率熒光信號圖像中的像素點進行約束計算，得到有效像素點集合包括：

P＝{(X，Y)|B_X，Y＝l arg e(B_X，Y，1)}，

其中，(X,Y)表示經單分子熒光信號圖像A的3×3像素區域映射到高分辨率熒光信號圖像B中4×4像素區域的任意像素點，larg e(B_X，Y，1)表示在高分辨率熒光信號圖像B中，用B_X,Y表示的像素值中一個最大的像素值，其對應的點作為要保留的有效像素點。

7.一種單分子熒光信號圖像的超分辨定位系統，其特征在于，包括：

篩選模塊，被配置為對單分子熒光信號圖像根據分割閾值篩選像素點，得到定位點分布圖；

超分辨處理模塊，被配置為利用空間位置約束、定位點約束和時間維度約束對定位點分布圖進行超分辨處理，得到高分辨率熒光信號圖像；

定位模塊，被配置為對高分辨率熒光信號圖像中的像素點進行約束計算，由得到的有效像素點構成定位圖像；

所述高分辨率熒光信號圖像中任意像素點(X,Y)的像素值為：

其中，α_ij表示因空間位置約束產生的第一影響因子，β_x,y表示因定位點約束中的定位點與非定位點特性約束產生的第二影響因子，γ_x,y表示因在時間維度中前后幀的影響產生的第三影響因子，A_x,y表示在單分子熒光信號圖像A中坐標(x,y)處的像素值，m,n分別表示圖像A的大小，σ₁為常數，i和j表示9個像素點在3×3像素窗口區域中的位置坐標，與x和y的大小呈正相關。