[發(fā)明專利]一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)及圖像重構(gòu)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211205499.0
• 申請(qǐng)日: 2022-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115937080A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳友華;劉清清;杜匡為;張金風(fēng);劉文杰;嵇承;朱玉坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙大寧波理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T3/40;G06T1/20;G01N21/84
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 郭揚(yáng)部

1.一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包括照明光路模塊和相機(jī)探測(cè)模塊，所述照明光路中設(shè)置的多色激光器所發(fā)出的照明光至待測(cè)樣品上產(chǎn)生熒光而被所述相機(jī)探測(cè)模塊采集，其特征在于，包括：

一數(shù)字微鏡器件，其中包含多個(gè)微鏡，其微鏡被設(shè)定為六邊形陣列，對(duì)照明光進(jìn)行反射從而將所述照明光調(diào)制為六邊形的結(jié)構(gòu)光；以及中央控制單元，其被配置為控制所述數(shù)字微鏡器件按特定時(shí)序調(diào)節(jié)微鏡反射角度以產(chǎn)生多張相移圖像，并對(duì)相機(jī)探測(cè)模塊采集圖像完成后對(duì)圖像堆棧進(jìn)行重構(gòu)而輸出超分辨圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述相機(jī)探測(cè)模塊與所述數(shù)字微鏡器件之間設(shè)置有一二向色鏡，其被配置為將所述數(shù)字微鏡器件中發(fā)出的發(fā)射光反射至待測(cè)樣品處而激發(fā)熒光，所激發(fā)的熒光由所述二向色鏡透射至所述相機(jī)探測(cè)模塊進(jìn)行圖像采集。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字微鏡器件與所述二向色鏡之間沿光傳輸路徑依次設(shè)置有管鏡和第一濾光片，通過(guò)所述管鏡進(jìn)入顯微鏡鏡架，并由所述第一濾光片濾除雜散光后將所述數(shù)字微鏡器件產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光傳播至所述二向色鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，其特征在于，在所述二向色鏡與相機(jī)探測(cè)模塊之間沿光傳輸路徑依次設(shè)置有第二濾光片及會(huì)聚透鏡，經(jīng)所述二向色鏡透射后的熒光通過(guò)所述第二濾光片濾除激發(fā)光外波長(zhǎng)的光線，由所述會(huì)聚透鏡聚焦于相機(jī)探測(cè)模塊進(jìn)行收集。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光路模塊除多色激光器外，還包括按照光源傳輸路徑前后順序依次設(shè)置的物鏡、五角棱鏡、雙膠合透鏡與反射鏡；由所述物鏡對(duì)多色激光器激發(fā)的照明光進(jìn)行擴(kuò)束，經(jīng)所述五角棱鏡折疊空間大小，并在所述雙膠合透鏡處匯聚經(jīng)過(guò)所述物鏡后發(fā)射的平行光束，由所述反射鏡調(diào)整入射所述數(shù)字微鏡器件的光線角度，以使激發(fā)的照明光入射至所述數(shù)字微鏡器件中的六邊形陣列。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)，其特征在于，所述多色激光器發(fā)出的照明光波長(zhǎng)受所述中央控制單元調(diào)節(jié)。

7.一種六邊形晶格照明的超分辨顯微系統(tǒng)輸出圖像的重構(gòu)方法，其特征在于，包括步驟：

S1、由受中央控制單元控制的多色激光器發(fā)射預(yù)設(shè)波長(zhǎng)照明光沿光傳輸路徑入射到數(shù)字微鏡器件的反射表面上，經(jīng)數(shù)字微鏡器件的六邊形陣列反射調(diào)制后，在待測(cè)樣品上投影形成六邊形晶格的照明光；

S2、中央控制單元在CPU平臺(tái)上控制所述數(shù)字微鏡器件上六邊形陣列的傾斜方向，從而獲得經(jīng)相機(jī)探測(cè)模塊收集的至少7張按特定時(shí)序進(jìn)行六邊形晶格投影調(diào)制單相圖的原始圖像堆棧，并將原始圖像堆棧從CPU平臺(tái)傳入至GPU中；

S3、中央控制單元在GPU中對(duì)獲得的原始圖像堆棧進(jìn)行重采樣，通過(guò)由光學(xué)傳遞函數(shù)和抑制離焦信號(hào)的衰減系數(shù)結(jié)合生成的預(yù)濾波器處理原始圖像堆棧；

S4、從原始圖像信息中估計(jì)晶格結(jié)構(gòu)光調(diào)制圖像的初始參數(shù)，從而采用互相關(guān)算法計(jì)算確定空間頻率向量、空間相位大小以及調(diào)制幅度大小；

S5、在GPU中使用并行運(yùn)算的方式計(jì)算出重建因子，并將重建因子與預(yù)濾波器共同作用于預(yù)濾波器處理后的原始圖像堆棧，對(duì)圖像進(jìn)行移頻和重建處理；

S6、將重建因子代入由光學(xué)傳遞函數(shù)、衰減系數(shù)與預(yù)濾波器共同構(gòu)造的維納濾波器，對(duì)重建后的圖像進(jìn)行后置濾波；

S7、將GPU中的數(shù)據(jù)信息傳回CPU平臺(tái)，對(duì)超分辨圖像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，從而輸出重構(gòu)后的超分辨圖像。