[发明专利]一种提高多光子荧光显微镜成像分辨率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学领域，尤其涉及一种提高多光子荧光显微镜成像分辨率的方法及装置。

背景技术

在生物活体组织荧光成像领域中，因为多光子荧光显微成像的焦点位置可以被精确的确定和控制，多光子荧光非常适合于激发标本表层一下的荧光探针，这种高精度的定位法保证了对荧光染料的最小光漂白并减少了光破坏，进而增加了细胞的生活能力，可以维持更长时间的细胞性能研究实验，因此，多光子显微成像技术被广泛的应用于光学成像领域。但是，由于光学衍射极限的存在，多光子荧光显微镜的横向分辨率和纵向分辨率被限制在约300nm和600nm。产生空间分辨率限制的原因在于显微镜的光学传递函数限制了光信号中高频分量的通过。而且，由于多光子荧光显微镜使用了比传统单光子荧光显微镜波长更长的激发光源，导致成像分辨率降低。

现有技术方案之一是采样结构光照明显微成像技术。在这种方法中，需要对照明光进行空间调制，形成特定的激发光光斑强度分布，激发产生的荧光信号采用CCD（Charge-coupled Device，图像传感器）进行收集。在图像采集过程中需要对照明激发光光斑的位置和角度进行移动和旋转，每次位置移动和角度旋转进行一次成像。通过对获得的多副图像进行处理，最终重构出目标荧光图像。此方法获得的荧光图像的横向分辨率是传统宽场显微镜或者共聚焦激光扫描显微镜的两倍，但是这种结构光照明提高横向分辨能力的方法主要应用于宽场显微镜，成像深度浅。

现有技术方案之二是将结构光照明技术与激光扫描共聚焦显微镜结合起来，在保留共聚焦显微镜三维层析能力的同时，搭配了结构光照明的横向超分辨成像能力。然而，共聚焦荧光显微镜是通过探测器前的微孔将焦平面之外的光信号挡住而获得的三维层析能力，随着深度增加，照明光在样本中发生大量的散射，只有很少部分光能够达到焦点处，焦点外激发产生的荧光经过多次散射后，也会有一定的光子能够透过微孔达到探测器，这部分光子为成像噪声信号，直接导致成像结果信噪比的降低，从而限制了激光扫描共聚焦显微镜的成像深度。目前，结合有结构光照明技术的激光扫描共聚焦显微镜只能对单个细胞厚度样品成像。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种提高多光子荧光显微镜成像分辨率的方法及装置。结合了多光子成像技术和结构光照明成像技术，在保持多光子原有成像深度的优点上，增加超分辨成像能力。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种提高多光子荧光显微镜成像分辨率的方法，所述方法包括：

通过显微镜对样本进行多次扫描，获取扫描得到的多幅图像的数据，并根据获取得到的所述多幅图像数据，获取样本目标点在多幅图像中像素点信号强度；

根据获取得到的所述样本目标点在多幅图像中像素点信号强度，计算经过对所述多幅图像的数据处理得到的重构图像中样本目标点的信号强度。

其中，所述重构图像中样本目标点的信号强度为获取到的所述样本目标点在多幅图像中像素点信号强度的叠加之和。

其中，所述通过显微镜对样本进行多次扫描，获取扫描得到的多幅图像的数据包括：通过面阵列光电探测器接收所述扫描得到的多幅图像的数据。

其中，所述样本目标点位置所述面阵列光电探测器上像素点位置其中j，k，p，q为正整数，δr为扫描间距，δs为面阵列光电探测器上像素间距与成像系统放大倍数的比值，若所述样本目标点在多幅图像中像素点信号强度表示为I(r_jk-s_pq,s_pq+r_jk)，则所述重构图像中样本目标点的信号强度I_eff(r_jk)表示为I_eff(r_jk)=Σ_p,qI(r_jk-s_pq,s_pq+r_jk)。

相应地，本发明实施例还提供了一种数字电视接收终端，包括：

图像数据获取模块，用于通过显微镜对样本进行多次扫描，获取扫描得到的多幅图像的数据，并根据获取得到的所述多幅图像数据，获取样本目标点在多幅图像中像素点信号强度；

信号强度计算模块，用于根据获取得到的所述样本目标点在多幅图像中像素点信号强度，计算经过对所述多幅图像的数据处理得到的重构图像中样本目标点的信号强度。

其中，所述重构图像中样本目标点的信号强度为获取到的所述样本目标点在多幅图像中像素点信号强度的叠加之和。

其中，所述图像数据获取模块包括：