[发明专利]一种用于超分辨成像的多通道成像系统和方法

权利要求书

1.一种超分辨显微镜多通道成像系统，其特征在于，包括：

多色激光模块，其包括至少两台单色激光器，所述单色激光器用于根据Laser信号，切换触发对应的所述单色激光器发出激发生物成像样本中的荧光标记物的单色激光，产生对应单通道的荧光信号；

相机，其用于接收所述荧光信号，并转化成包含多个单通道的原始图像；

上位机，其包括图像融合模块，所述图像融合模块用于融合所有单通道图像，得到多通道图像；

空间光调制器，其用于根据接收到来自于下位机的触发信号后，按照其内存中预先存储的图案自动依次刷新，并在每个图案处于稳定状态时，输出第一高电平信号；所述相机还用于根据捕获到所述高电平信号后，进入全局曝光工作状态，并输出第二高电平信号；

下位机，其包括时序控制模块，所述时序控制模块用于发出所述触发信号以及用于根据读取到所述第二高电平信号后，根据不同的成像通道输出所述Laser信号；

所述上位机还包括图像配准模块，所述图像配准模块具体包括：

分割单元，其用于根据预设单通道图像的大小以及中心点坐标或校正后的所述原始图像中单通道图像中心点坐标，按像素块分配的方式分割各所述单通道图像；

误差设置单元，其用于预设配准误差容限；

配准偏差计算单元，其用于计算所述原始图像中各单通道图像的特征点的配准偏差，所述特征点的配准偏差小于所述配准误差容限；

第一校正单元，其用于固定一所述单通道图像的中心点坐标，根据所述配准偏差，校正其它所述单通道图像的中心点坐标位置，并将校正后的所述单通道图像的中心点坐标输送给所述分割单元；

变换单元，其用于将所述第一校正单元固定中心点坐标的所述单通道图像作为模板，并将其它所述单通道图像进行平移、旋转、尺度变换和仿射变换，获得几何变换矩阵；

第二校正单元，其用于利用所述几何变换矩阵将对应所述模板之外的其它单通道图像进行校正，并将校正后的所述其它单通道图像补零填充至大小与对应所述模板大小相同；

边缘修正单元，其用于根据所述其它单通道图像的四周边缘与对应所述模板的差异，按照预设像素值去除所述其它单通道图像的四周边缘，使输出的所有的所述单通道图像大小相同且边缘对齐。

2.如权利要求1所述的超分辨显微镜多通道成像系统，其特征在于，还包括：

图像分频器，其用于将多个单通道的荧光信号按照预设单通道图像的大小以及中心点坐标投射到所述相机的探测区域；

其中，所述预设单通道图像的大小根据所述图像分频器的总体图像像素大小以及最终单个通道图像需求大小确定；

所述预设单通道图像的中心点坐标按照所述各单通道对应的在所述图像分频器原始数据的空间位置确定。

3.如权利要求1所述的超分辨显微镜多通道成像系统，其特征在于，所述配准偏差计算单元采用如下特征点计算方法或相位相关计算方法获得所述特征点的配准偏差；

其中，所述特征点计算方法具体包括：

估计一所述单通道图像中的荧光标记物的数量n；

利用角点计算方法，计算检测各单通道图像中的n个角点的坐标值；

计算所述模板分别与所述原始图像中其它单通道图像的特征点的横坐标和纵坐标的平均偏差，作为所述特征点的配准偏差；

所述相位相关计算方法具体包括：

将各所述单通道图像按照时间轴进行平均处理，并去除各所述单通道图像的背景；

对预处理后的各所述单通道图像进行傅里叶变换，得到对应的频谱；

计算所述模板分别与所述其它单通道图像之间的互功率谱，并将计算得到的所述互功率谱进行反傅里叶变换，并从反傅里叶变换后得到的图像矩阵中寻找最大值的坐标，作为所述特征点的配准偏差。

4.如权利要求1所述的超分辨显微镜多通道成像系统，其特征在于，还包括：

滤光片转轮，其用于将不同的单通道的荧光信号按照时间先后顺序投射到所述相机的相同探测区域；

所述下位机还包括同步信号切换模块，所述同步信号切换模块用于根据所述第一高电平信号同步切换所述滤光片转轮，以供所述滤光片转轮对应波长的激光产生的一所述单通道的荧光信号在预设时间间隔通过所述滤光片转轮。