[發(fā)明專利]基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法

在審

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• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114965448A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振邦;牛利;馬英明;包宇;王偉;韓冬雪;周凱;張碩
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;G01N23/2251;G01N23/2206
• 代理公司: 廣州高炬知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44376
• 代理人: 孫明科

本發(fā)明公開了基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法，對SECM?ECL圖像矩陣根據(jù)各電位進(jìn)行整理，添加時(shí)間維度，組成SECM?ECL三維數(shù)組，對該數(shù)組中感興趣區(qū)域進(jìn)行整理，取交集以獲取最大感興趣區(qū)域，以區(qū)分整體感興趣區(qū)域與整體非感興趣區(qū)域，采用插值算法對各感興趣區(qū)域進(jìn)行預(yù)先放大以提高邊緣，并保證所有輸入圖像具有相同輸入尺寸，將處理后的SECM?ECL輸出組作為深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)輸入。該基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法，通過感興趣區(qū)域非感興趣區(qū)域?qū)崿F(xiàn)基于時(shí)間及通道的互相細(xì)節(jié)增強(qiáng),通過超分辨對整體檢測數(shù)據(jù)基于樣本的超分辨具有足夠好的時(shí)間、空間分辨率與信噪比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超分辨補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

對于SECM實(shí)驗(yàn)而言，最常見的檢測模式是正負(fù)反饋模式。反饋工作模式主要用于確定探針相對于被測基底的高度，分為正反饋模式和負(fù)反饋模式，主要是按照探針接近被測基底時(shí)電流增大還是減小來區(qū)分的。

而現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)探針進(jìn)入溶液環(huán)境中，周圍溶液會(huì)對工作探針運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的阻尼作用，如果掃描速度與采樣頻率過高時(shí)，溶液會(huì)對圖像的真實(shí)度產(chǎn)生干擾，普遍的做法是盡量降低掃描速度，增加掃描點(diǎn)見的停留時(shí)間，提高步近精度，但與此同時(shí)也延長了實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間，因此需要發(fā)明出一種基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法，通過感興趣區(qū)域非感興趣區(qū)域?qū)崿F(xiàn)基于時(shí)間及通道的互相細(xì)節(jié)增強(qiáng),通過超分辨對整體檢測數(shù)據(jù)基于樣本的超分辨具有足夠好的時(shí)間、空間分辨率與信噪比，通過時(shí)間上多電位采集圖像進(jìn)行反應(yīng)區(qū)域預(yù)測，對非感興趣區(qū)域的背景進(jìn)行融合，以生成預(yù)測圖像進(jìn)而提高時(shí)間分辨率，為掃描探針技術(shù)在生物的長時(shí)間檢測提供可能。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述提高時(shí)間分辨率，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于掃描探針技術(shù)與電化學(xué)發(fā)光聯(lián)用的超分辨補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

S1、對SECM-ECL圖像矩陣根據(jù)各電位進(jìn)行整理，添加時(shí)間維度，組成SECM-ECL三維數(shù)組[(X、Y、電流、電位、時(shí)間]。

具體通過添加不同的檢測溶液，在不同電位進(jìn)行不同目標(biāo)的檢測，各電位(包括電化學(xué)激發(fā)電位)在不同通道對基底進(jìn)行檢測。

S2、對SECM-ECL三維數(shù)組中感興趣區(qū)域進(jìn)行整理，取交集以獲取最大感興趣區(qū)域，以區(qū)分整體感興趣區(qū)域與整體非感興趣區(qū)域。

具體將各電位看作不同顏色通道，采樣率為每張掃描成像時(shí)間，前部分成像間隔大，后半部分成像間隔短，前部掃描區(qū)域大(感興趣與非感興趣)后部分成像區(qū)域小且多集中于感興趣區(qū)域。

S3、采用插值算法對各感興趣區(qū)域進(jìn)行預(yù)先放大以提高邊緣，并保證所有輸入圖像具有相同輸入尺寸，具體為基于模擬插值，或基于理論模型及深度學(xué)習(xí)從樣本中獲取誤差函數(shù)。

S4、將步驟S3處理后的SECM-ECL輸出組作為深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)輸入，通過構(gòu)建具有時(shí)間的卷積深度網(wǎng)絡(luò)(類似常見的卷積網(wǎng)絡(luò)與循環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合)，以逐過程、逐通道提取特征。

具體是以不同的卷積子進(jìn)行逆卷積以實(shí)現(xiàn)對圖像的超分辨，通過基于樣本的方式獲取干擾誤差函數(shù)。

S5、以峰值信噪比作為評價(jià)指標(biāo)獲取各通道干擾誤差函數(shù)(卷積函數(shù))，通過上采樣對各幀各通道實(shí)現(xiàn)超分辨。

具體是通過機(jī)器學(xué)習(xí)逐通道、逐時(shí)間進(jìn)行整體特征提取，對非感興趣區(qū)域進(jìn)行整體分辨率及信噪比進(jìn)行綜合提升。

S6、基于所有非感興趣區(qū)域進(jìn)行融合，構(gòu)建虛擬檢測背景。