[发明专利]荧光多分子定位方法、装置以及超分辨成像方法、系统

权利要求书

1.一种荧光多分子定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集多个荧光分子通过光学系统的荧光图像；

对所述荧光图像进行傅里叶变换，获得所述荧光图像的傅里叶频谱；

对所述荧光图像的傅里叶频谱进行解卷积运算，并根据解卷积之后的图像构造相应的傅里叶字典；

基于所述傅里叶字典和解卷积之后的图像，根据正交匹配追踪算法计算多个荧光分子的坐标位置；

所述采集多个荧光分子通过光学系统的荧光图像的步骤中，所述荧光图像为：

，

其中N_q为单个荧光分子发出的光子数，σ为高斯函数的标准差，(x,y)为图像上的坐标，(x_q,y_q)为荧光分子的坐标位置，b为噪声的强度；

所述对所述荧光图像进行傅里叶变换，获得所述荧光图像的傅里叶频谱的步骤中，所述荧光图像的傅里叶频谱为：

其中，M，N为图像的像元数，F(k，l)为光学系统在像元(k，l)处的光学传递函数，B[k，l]为像元(k，l)处的噪声的傅里叶变换；

所述对所述荧光图像的傅里叶频谱进行解卷积运算，并根据解卷积之后的图像构造相应的傅里叶字典的步骤包括：

基于方程

对所述荧光图像的傅里叶频谱进行解卷积运算，其中λ为根据图像的噪声大小预设的系数；

将解卷积之后的图像矩阵转换为向量形式，并根据图像大小构造相应的傅里叶字典，得到g＝Av，其中g是由解卷积之后的图像，A为傅里叶字典，v是由N_q组成的向量元素；

基于所述傅里叶字典和解卷积之后的图像，根据正交匹配追踪算法计算多个荧光分子的坐标位置的步骤包括：对参数进行初始化，另残差r₀＝g,被选原子索引集φ为空集，迭代次数i＝0；

基于方程找出索引值t_i，并添加索引值到被选原子索引集其中d为矩阵A的列数；

计算由被选原子展成的正交投影P_i；

计算出待求的近似解与残差：a_i＝P_ig,r_i＝g-a_i；

判断i是否小于等于K，若是，则另i＝i+1，并继续基于方程

找出索引值后添加索引值到被选原子索引集若否，计算在处的近似值，并将当前的v_i作为荧光分子的的坐标向量，其中K为预估分子数，为第K次迭代得到的索引集，为定位后的像素值。

2.一种超分辨成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集多幅由多个荧光分子通过光学系统的荧光图像；

采用如权利要求1所述的荧光多分子定位方法对每幅荧光图像中的荧光分子进行定位，得到其坐标位置；

对定位后的所有荧光图像进行累加，根据全部荧光分子的坐标位置描绘出超分辨荧光图像。