[发明专利]一种用于超分辨成像的多通道成像系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于超分辨成像的多通道成像系统和方法，该系统包括：多色激光模块，其根据Laser信号，切换触发对应的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，其接收荧光信号，并转化成包含多个单通道的原始图像；上位机，其融合所有单通道图像，得到多通道图像；空间光调制器，其根据下位机的触发信号，输出第一高电平信号；相机还根据捕获到高电平信号，进入全局曝光工作状态，输出第二高电平信号；下位机，其发出触发信号以及用于根据读取到第二高电平信号后，根据不同的成像通道输出Laser信号。

技术领域

本发明涉及一种多通道成像及图像配准方法，特别是关于一种用于超分辨成像的多通道成像系统和方法。

背景技术

超分辨成像技术是一类利用荧光效应突破光学显微镜分辨率极限(约200nm)的显微成像技术。按照原理主要可分为采用单分子定位技术的PALM/STORM、采用受激辐射理论的STED以及采用结构光照明的SIM。这些超分辨技术能够实现1～100nm量级的成像分辨率，为生命科学研究提供了强有力的工具。

在超分辨显微镜中，为了同时获取样本不同细胞器或胞内结构的信息，往往会对样本用两种或两种以上的荧光蛋白分别标记不同细胞器或胞内结构，然后分别用对应波长的激光激发样本中的不同荧光蛋白，并快速切换激光，不同荧光蛋白会发出不同谱段的荧光，最后被相机接收成像，从而获得样本不同细胞器或胞内结构的荧光图像。但是由于荧光蛋白都有一个激发谱段范围，一种荧光蛋白对应的激光可能也会部分激发另一种荧光蛋白，这会引起荧光串扰，影响成像质量。因此要将不同荧光蛋白发出的荧光从空间上或时间上分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超分辨成像的多通道成像系统和方法，其能够实现超分辨显微镜中的多通道荧光分离及图像配准和融合。

为实现上述目的，本发明提供一种超分辨显微镜多通道成像系统，该系统包括：

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。

进一步地，所述系统还包括：

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。

进一步地，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，其用于根据所述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；