一种结构光照明显微镜的成像方法及装置的制造方法_2

文档序号:9825603阅读:来源:国知局
序循环切换预设的N张结构光照明图案之前,所述方法还包 括:
[0041] 获取结构光照明显微镜成像的所述预设的N张结构光照明图案;
[0042]所述结构光照明图案由所述结构光照明显微镜的照明光路中设置的光线调制器 件对入射光进行调制后投影成像得到;或由所述结构光照明显微镜的照明光路中设置的光 线调制器件对入射光进行调制后进行高通空间滤波并投影成像得到。
[0043] 可选地,所述结构光照明图案包含一个或多个非零空间频率。
[0044] 第二方面,本发明提供一种结构光照明显微镜的成像装置,其特征在于,包括:
[0045] 图案切换单元,用于按照预设顺序循环切换预设的N张结构光照明图案,N为预设 常数;
[0046] 原始图像获取单元,用于获取待成像样品在每张结构光照明图案下的原始图像, 得到所述待成像样品的原始图像序列;
[0047] 图像重构单元,用于将所述原始图像序列中的每张原始图像与其之后的N-1张原 始图像进行图像重构,得到所述待成像样品的超分辨图像序列。
[0048]由上述技术方案可知,本发明的结构光照明显微镜的成像方法及装置,可得到待 成像样品随时间变化的超分辨图像序列,且每两张超分辨图像的时间间隔与拍摄每两张原 始图像的时间间隔相等,与现有技术的结构光照明显微镜成像方法相比,本发明的成像方 法及装置的时间分辨率得到了极大的提高。
【附图说明】
[0049] 图1为现有的结构光照明显微镜的结构示意图;
[0050] 图2为本发明一实施例提供的结构光照明显微镜的成像方法的流程示意图;
[0051] 图3为本发明一实施例提供的结构光照明显微镜的成像方法与现有成像方法的对 比示意图;
[0052] 图4为本发明一实施例提供的一个非零空间频率的结构光照明图案光强分布的示 意图;
[0053] 图5为本发明一实施例提供的多个非零空间频率的结构光照明图案光强分布的示 意图;
[0054]图6为本发明一实施例提供的结构光照明显微镜的成像装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图和实施例,对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0056] 图2示出了本发明一实施例提供的结构光照明显微镜的成像方法的流程示意图。 如图2所示,本实施例的结构光照明显微镜的成像方法包括步骤S21至S23。
[0057] S21、按照预设顺序循环切换预设的N张结构光照明图案。
[0058]其中,N为预设常数。
[0059] 将预设的N张结构光照明图案设为一组,按固定的顺序循环切换这一组结构光照 明图案。
[0060] 举例来说,假如N = 5,则一组结构光照明图案中包括5张结构光照明图案,分别为a b c d e。结构光照明图案的循环切换就在上述a b cd e中进行,第一组的5张结构光照明 图案的顺序可任意设定,但要求每个结构光照明图案都包括在内,即第一组的结构光照明 图案的顺序可以为a b c d e、d a c e b、e c a b d等。如果第一组的结构光照明图案的 顺序为e d c b a,那么接下来的结构光照明图案的顺序都与第一组的结构光照明图案的 顺序相同,即在用户观察过程中,结构光照明图案的切换顺序为e d c b a e d c b a e d c b a......
[0061] S22、获取待成像样品在每张结构光照明图案下的原始图像,得到所述待成像样品 的原始图像序列。
[0062] 每张结构光照明图案照明待成像样品时,都拍摄一张待成像样品的原始图像,在 用户需要的观察时间内,得到待成像样品的原始图像序列。
[0063] 举例来说,结构光照明图案的顺序为e dcbaedcbaedcb a......那么 得到的待成像样品的原始图像序列应为E DCBAEDCBAEDCB A……
[0064] 上述待成像样品的原始图像,按照拍摄的时间顺序组成原始图像序列。
[0065] S23、将所述原始图像序列中的每张原始图像与其之后的N-1张原始图像进行图像 重构,得到所述待成像样品的超分辨图像序列。
[0066] 拍摄得到的待成像样品的原始图像序列中的第一幅原始图像与其之后的N-1幅原 始图像,经过图像重构得到一张 SIM超分辨图像。之后的每一幅原始图像,都与其之后的N-1 幅原始图像经过图像重构得到一张 SM超分辨图像。所有的S頂超分辨图像按时间排列组成 超分辨图像序列。
[0067] 举例来说,当N=5时,待成像样品的第一张原始图像E与之后的4张原始图像D C B A重构得到第一张 SIM超分辨图像。然后,第二张原始图像D与其之后的4张原始图像组成一 组,进行重构得到第二张 SM超分辨图像。即,原始图像E D C B A重构得到第一张 SM超分 辨图像S(l),原始图像D C B A E重构得到第二张 S頂超分辨图像S(2),原始图像C B A E D 重构得到第三张 S頂超分辨图像S(3)……重构得到的SIM超分辨图像按顺序排列成超分辨 时间序列S(1)S(2)S(3)S(4)……
[0068] 可以理解的是,对原始图像的重构过程可以是在拍摄完待成像样品的原始图像序 列之后进行,也可与拍摄待成像样品的原始图像同时进行。
[0069]可以理解的是,本实施例的结构光照明显微镜的成像方法,不仅能用于结构光照 明显微镜SM中,也能用于以下技术:非线性结构光照明显微镜NL-SIM、全内反射荧光结构 光照明显微镜TIRF-S頂、三维超分辨成像的结构光照明显微镜3D-SIM、光片显微镜与结构 光照明显微镜的结合Lattice-lightsheet-SIM。此外,在其他S頂衍生出的显微镜技术中都 适用。
[0070] 本实施例的结构光照明显微镜的成像方法,可得到待成像样品随时间变化的超分 辨图像序列,时间分辨率得到了极大的提高。
[0071] 在本发明一个优选的实施例中,步骤S23具体包括图2中未示出的子步骤S231至 S233〇
[0072] S231、计算所述原始图像序列中每N张原始图像中混叠的各空间频谱分量,得到多 个空间频谱分量组。
[0073] 其中,所述N张原始图像由所述原始图像序列中的每张原始图像与其之后的N-1张 原始图像组成。
[0074] 每N张原始图像可计算得到一组空间频谱分量,如上一实施例所述,原始图像序列 中可得到多个N张原始图像,因此,可得到多个空间频谱分量组。
[0075] 每个空间频谱分量组中包含一些空间频率发生改变的空间频谱分量,也包含一些 频率未改变的空间频谱分量。
[0076] S232、根据所述预设的N张结构光照明图案的空间频率,将每个空间频谱分量组中 空间频率改变的各空间频谱分量的空间频率还原,得到空间频率还原的各空间频谱分量。
[0077] 根据预设的N张结构光照明图案的空间频率,将每个空间频谱分量组中空间频率 改变的各空间频谱分量的空间频率还原到其本来的空间频率处,以正确的再现待成像样 品。
[0078] S233、将每个空间频谱分量组中空间频率还原的各空间频谱分量与空间频率未改 变的各空间频谱分量进行加权叠加,得到所述待成像样品的超分辨图像序列。
[0079] 本实施例的结构光照明显微镜的成像方法,可以准确的得到待成像样品的超分辨 图像序列,获取更精细的待测样品的变化过程,提高了结构光照明显微镜SIM的时间分辨 率。
[0080] 在本发明一个优选的实施例中,步骤S232具体包括图2中未示出的子步骤S2321至 S2323:
[0081] S2321、根据所述预设的N张结构光照明图案的空间频率,确定每个空间频谱分量 组中空间频率改变的各空间频谱分量的空间频率改变量。
[0082] 在将空间频率改变的空间频谱分量的空间频率还原之前,要先确定空间频谱分量 的空间频率改变量。
[0083] 根据预设的N张结构光照明图案的空间频率,确定各空间频率改变量。
[0084] S2322、根据所述空间频率改变量,确定各空间频谱分量组中每个空间频率改变量 在空间域内对应的指数函数。
[0085] 不同的空间频率改变量对应不同的指数函数,根据空间频率改变量确定每个空间 频谱分量对应的指
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