本实用新型涉及基因检测光学成像技术领域，特别是指一种DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置。
背景技术：
基因测组作为目前生物学领域最炙手可热的专业门类之一，近几年在国内外均得到了快速的发展，它不仅能够追踪传染病途径，还能预测个体化疾病风险，有效预测癌症、糖尿病、唐氏综合征等多种疾病，从而为后期的防御和治疗提供有效的帮助。
在当前所有的测序技术中，第三代测序技术处于领先地位，其中技术较为完善的是采用荧光成像光学检测方法的测序方法。然而由于红光的衍射极限，基因测序芯片上DNA纳米球间距只能控制在600纳米，而进一步提高这个方法的测量效率受到分辨力和测量速度的限制。
因此DNA测序需要采用能够突破衍射极限的光学超显微成像技术来进一步提高测量效率。在现有显微成像领域，传统光学显微受衍射极限影响，分辨率被限制在100nm左右。分辨率最高的是以电子和离子等非光学信息为载体的显微技术，如扫描电子显微镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）等，能实现0.1nm级分辨，而扫描隧道显微镜（STM）则能实现0.01nm级分辨。但是，这些高分辨显微技术都有测量效率低、环境适应性差、易对试样造成损伤、制造和使用价格高等问题，满足不了基因测序的实际工程需要。
因此，有必要设计一种新的DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，以解决上述技术问题。
技术实现要素：
针对背景技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，实现无损试样、成本低、效率高、分辨率高的目的。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，包括计算机、电机驱动器、金相显微镜模块，其中，所述金相显微镜模块包括黑白CCD相机、微型电机、波片、起偏器和检偏器，所述起偏器设置于金相显微镜的灯室前面，所述起偏器通过微型电机带动进行旋转，金相显微镜的物镜与黑白CCD相机之间设置所述波片，所述波片与黑白CCD相机之间设置所述检偏器；所述计算机通过电机驱动器接入所述微型电机，黑白CCD相机与计算机连接。
在上述技术方案中，所述微型电机采用伺服电机，伺服电机控制速度在0-20°/s范围内变动，位置精度达到0.02°。
在上述技术方案中，所述起偏器与检偏器均可透过可见光波段的光。
本实用新型DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，与现有的技术相比，具有以下几个方面的有益效果：（1）无损试样：本实用新型采用的是光学成像方法，对基因试样直接成像，不需对试样进行表面处理，不会对试样造成损坏或污染。（2）成本低：本实用新型的成本较低，主要是由光学元件构成，一台金相显微镜，多个偏振器件，一台计算机，一个电机组成，视场较大，不需要扫描，不需对基因进行染色等。（3）分辨率高：由于本实用新型采用了非直观成像方法，利用偏振参数成像，通过计算多幅图像，对点扩散函数进行瘦身，从而绕开了衍射极限，获得高分辨率的假彩色图像。（4）效率高：本实用新型采用的是光学成像方法，成像速度快，获得各种偏振态下的图像过程可控制在5分钟以内。
附图说明
图1为本实用新型DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型所述的一种DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，包括计算机1、电机驱动器2和金相显微镜模块，其中,所述金相显微镜模块包括黑白CCD相机3、检偏器4、波片5、微型电机6、起偏器7。
其中，所述起偏器7设置于金相显微镜的灯室前，所述起偏器7通过微型电机6带动进行旋转，金相显微镜的物镜与黑白CCD相机3之间设置所述波片5，波片5与黑白CCD相机3之间设置所述检偏器4；计算机1通过电机驱动器2接入所述微型电机6，黑白CCD相机3与计算机1连接。
将待测DNA微阵列芯片放置于金相显微镜的载物台，打开金相显微镜的光源对载物台上的样品进行照明，同时由计算机1驱动电机驱动器2和黑白CCD相机3，控制微型电机6转动和黑白CCD相机3采图，其中微型电机6控制起偏器7进行周期性的转动，每转动固定角度黑白CCD相机3通过检偏器4和波片5进行一次采图，多次采样得到多幅带有不同偏振信息的图。黑白CCD相机3所采集的带有不同偏振信息的图输入计算机1进行处理，从而获得待测DNA微阵列芯片上DNA纳米球的非直观图像。
其中，所述微型电机6采用伺服电机，伺服电机控制速度可在0-20°/s范围内变动，位置精度可达到0.02°，所述起偏器7与检偏器4均可透过可见光波段的光。
本实用新型所述的DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置的非直观算法的基本原理是：利用光的偏振信息进行成像，对于各向异性的样品进行成像，通过利用线性双折射的物理模型，获得多幅不同偏振态下的光强信息，通过光强表达式，通过利用计算傅里叶级数系数的方法，获得所需要的参数，从而获得所需要的参数图。
本实用新型所述的DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置的非直观显微成像方法，步骤如下：
步骤1，将未经染色处理的DNA微阵列置于金相显微镜的载物台上；
步骤2，打开金相显微镜的光源对载物台上的DNA微阵列芯片进行照明，利用金相光学显微镜和黑白CCD相机3获得一幅光强图片，作为未被处理的原始图像并输入计算机1；
步骤3，通过电机驱动器2驱动微型电机6控制起偏器7进行周期性的转动，并且通过黑白CCD相机3采集图像，获得多幅光强图并输入计算机1；
所述的微型电机6控制起偏器7进行周期性旋转，可以获得不同相位延迟下的图像，为非直观光波参数成像提供足够的光强信息。
步骤4，计算机1根据输入的光强图确定光强图的相位差和方位角，具体如下：
根据Jones矩阵得到光强函数，
其中I0是扣除系统和样品吸收后的光强，I(ω)是系统透射率的最大值，通过多组光强函数的值拟合得到方位角和相位差δ,ω是起偏器旋转的角度。
步骤5，利用步骤4所得相位差、方位角的值分别形成灰度图像，所述灰度图像中每点的灰度值代表相位差或方位角的大小，对不同颜色进行赋值形成假彩色图像，调整成像的对比度获得待测DNA微阵列样品的相位差非直观图像、方位角非直观图像。
步骤6，根据相位差、方位角，通过Mueller矩阵确定Stokes参量并进行Stokes参数非直观成像，所采用的公式为：
公式中，是像素点所在每幅图的平均光强信息，δ是相位差， 是方位角，、、、是Stokes的四个参数。
本实用新型所述的DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置，利用偏振参数进行DNA纳米球非荧光成像。先利用偏振调制，得到多幅单偏振状态下的图像，从中进行参数提取，得到利用各参数值进行成像的图像。与直接利用远场的光强进行成像相比，偏振参数对于物体结构各项异性的变化更加的灵敏，更为重要的是通过利用均方根拟合，筛选出拟合度高于95%的像素点，使得PSF宽度变窄，这样就可以突破光学成像的衍射极限，大大提高了成像的分辨率。因此，本发明提供了一种新的基因检测光学显微成像的方法，该方法基于非直观参数成像技术，突破了衍射极限，获得了高分辨率图像。
综合探测方法和所采用的微型电机，伺服电机能够快速而精确的控制起偏器的旋转与定位，从而实现不同偏振状态的精确调制，且提高了成像的分辨率，该方法的优势是不需要进行扫描，不需对样品进行染色，无损样品，大大提高了成像效率并降低了成本。
综上，本实用新型所述的DNA纳米球非荧光非直观显微成像装置主要有四大优势：（1）无损试样：本实用新型采用的是光学成像方法，对基因试样直接成像，不需对试样进行表面处理，不会对试样造成损坏或污染。（2）成本低：本实用新型的成本较低，主要是由光学元件构成，一台金相显微镜，多个偏振器件，一台计算机，一个电机组成，视场较大，不需要扫描，不需对基因进行染色等。（3）分辨率高：由于本实用新型采用了非直观成像方法，利用偏振参数成像，通过计算多幅图像，对点扩散函数进行瘦身，从而绕开了衍射极限，获得高分辨率的假彩色图像。（4）效率高：本实用新型采用的是光学成像方法，成像速度快，获得各种偏振态下的图像过程可控制在5分钟以内。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。