本发明专利技术提出的基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法，此方法中，具有荧光特性的样品被放置于位移台上，通过激发样品，样品荧光依次通过显微光路、荧光分光光路，聚焦在高光谱成像光谱仪的信号采集面上，高光谱成像光谱仪将所收集的光信息分两个维度投射到与之连接的相机靶面上，靶面像素的横向和纵向分别记录了样品的位置信息和对应位置的光谱信息，通过软件将位移台的移动与相机的数据实时对应和记录，获得被检样品中每一个位置的光谱信息，从而实现样品荧光成分的原位识别与成像。同时，从此光路中得到的光谱信息，可以有效辨别光谱相近的不同荧光信号，从而在根本上避免了传统方法中使用滤光片进行成像所带来的光谱串扰问题。谱串扰问题。谱串扰问题。
【技术实现步骤摘要】
基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法
[0001]本专利技术涉及显微荧光成像领域，具体涉及基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法。
技术介绍
[0002]显微成像中，最早用于显微成像的方式是通过显微镜和人眼观测，用于对物质的观测与研究。
[0003]随着相机技术的逐步发展，通过显微镜与相机的联用，成像方法得到了延伸，不仅方便了数据的存储，也摆脱了地域的限制，方便了跨区域的图像传输。
[0004]近年来，随着荧光技术的发展，越来越多的物质可以通过荧光发光的方式来表征，通过对荧光发光的成像，利用荧光物质与样品材料成分对应的物理化学关系，即可对物质内部的特定成分进行定位和成像，从而很大程度上推进了成分分布成像的原位研究。
[0005]具有荧光特性的材料数量众多，且不同荧光发光的波长带宽交集较大，这就导致了在使用传统滤光片技术时，受限于滤光片的带宽较宽，导致光谱叠加的存在，从而很难同时分辨不同的荧光材料，在复杂成分的区分上受限严重。
[0006]多种荧光物质的同时识别，对于生物医学、制药学、农业研究、食品检测等领域具有重要的作用和意义。
技术实现思路
[0007]为克服现有技术的不足之处，本专利技术提出基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法，利用成像光谱仪进行荧光分光，对荧光样品中每个位置发出的荧光信号进行光谱采集，凭借成像光谱仪较高的波长分辨能力，有效区分不同位置的光谱信息，避免了光谱串扰，有效提高了对荧光成分的特异性的检测能力，从而实现对众多荧光成分同时检测的能力，并且凭借高光谱成像原理中的推扫方式，极大的缩短了成像时间。
[0008]为实现所述目的，本专利技术通过下述技术方案实现：基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法，构建一套基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像系统，将具有荧光特性的样品（9）放置于高精度位移台（4）上，通过激发光源（1）激发样品，样品被激发后产生荧光，荧光信号经过显微光路（3）、分光光路（2）、成像光谱仪（6）光路后，聚焦在面阵相机（7）的感光面上，根据光路设计，面阵相机中的像素所表征的信息被分为两个维度，分别为样品的位置信息和对应位置的光谱信息，通过软件将位移台的移动与相机的数据实时对应和记录，即可获得被检样品中每一个位置的即时光谱信息，利用荧光物质的光谱特异性，获得样品中不同荧光物质的分布图像，再利用荧光物质与样品材料成分对应的物理化学关系，即可得到样品中不同理化特性的成分分布图，从而完成样品成分的原位识别与实时成像；所述构建的一套基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像系统，包含高光谱成像技术、显微荧光成像技术、光谱解混算法；
所述的高光谱成像技术，包含成像光谱仪（6）、面阵相机（7），光信号通过聚焦镜（5）聚焦在光谱仪的入射狭缝处，成像光谱仪将聚焦于入口狭缝的光信号进行分光后聚焦在面阵相机的感光面上，从而同时获取到样品荧光成分的位置信息和对应位置的光谱信息；所述的成像光谱仪（6），包含入射狭缝、准直镜、光栅、聚焦镜、出射口，从而将入射狭缝处的复色光信号在空间上展开并聚焦于成像光谱仪的出射口附近，由于成像光谱仪本身的结构设计具有成像功能，在聚焦于出射口的光信息为面阵光信息，从而在两个方向维度上同时表征了位置信息与光谱信息；所述的显微荧光成像技术，包含激发光源（1）、分光光路（2）、显微光路（3），激发光源发射的光信号，通过分光光路和显微光路聚焦于荧光样品（9）的表面，样品被激发后的荧光信号，再经由显微光路收集；所述的分光光路（2），包含二向色镜镜片、激光的陷波滤光片、高通滤光片，其中，二向色镜镜片的镀膜对激发光有反射作用、对荧光有透射作用，陷波滤光片可透过激发波长并限制其他波长的透过，高通滤光片可透过荧光信号并限制小于荧光波长的信号透过；所述的光谱识别算法，安装于计算机（8）内，由软件调用对数据进行分析，并由软件将最终的图像予以展示；所述的基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法包含如下具体步骤：S1：打开安装在计算机（8）的软件，通过软件打开激发光源（1）、检测并复位高精度位移台（4）、复位分光光路（2）、选择合适的显微物镜（3）并移动至合适位置、检测面阵相机（7）的通讯并准备接受相机数据；S2：将荧光样品（9）置于高精度位移台（4）上；S3：通过安装在计算机（8）的软件，选择合适的激发光源（1）、选择分光光路（2）并将其移动到合适的位置、给位移台（4）发送指令，使位移台按特定的方向移动，并同步记录位移台的位置信息与面阵相机获取到的数据信息；S4：通过安装在计算机（8）的软件，汇总激发光源（1）的信息、分光光路（2）的信息、高精度位移台（4）的实时位置信息、成像光谱仪（6）的波长信息与面阵相机得到的强度信息，结合光谱解混算法，以图像的方式进行显示和存储数据。
[0009]进一步的，所述激发光源，可以是激光器或者LED激发光源，数量为一个或者多个，波长范围多种可选。
[0010]进一步的，所述成像光谱仪（6）的内部结构中包含的准直镜、光栅、聚焦镜，可以是透射式或者反射式，光栅工作方式可以是固定式或者扫描式。
[0011]进一步的，所述的高精度位移台（4），可以是二维或者三维位移台，置于显微物镜的出光口方向，用于盛放荧光样品、且在二维或者三维空间内移动样品。
[0012]进一步的，所述的显微光路（3），包括但不限于10倍、20倍、25倍、40倍、60倍、100倍放大倍率的显微物镜，显微光路可安装在固定的机械结构上或者安装在可以进行高精度一维移动的机械结构上。
[0013]进一步的，所述的分光光路（2），用于对激发光源和荧光进行滤波，以确保样品荧光成分被激发且荧光信号被收集，此分光光路（2）可通过安装在计算机（8）的软件进行选择和移动或者通过手动选择和控制。
[0014]进一步的，所述的面阵相机（7），用于接收由成像光谱仪（6）分光成像后的光信息，并将光信息转变为数字信息传输给计算机（8），此面阵相机包括但不限于CCD相机、EMCCD相机、SCMOS相机、CMOS相机、ICCD相机、InGaAs相机、光子定量检测式SCMOS相机。
[0015]进一步的，所述的计算机（8），用于连接激发光源（1）、分光光路（2）、显微光路（3）、高精度位移台（4）、成像光谱仪（6）、面阵相机（7），并在其中安装软件和算法，用于汇总数据、计算和分析数据、展示图像和保存数据。
[0016]有益效果：1、本专利技术采用成像光谱仪进行分光，得到荧光信号的光谱信息，利用荧光光谱的特异性，可以有效区分不同的荧光成分，从而在根本上避免了传统方法中使用滤光片进行成像所带来的光谱信号的串扰问题；2、通过移动二维或者三维位移台，实现对荧光样品的全局扫描，并实时成像，从而在保证了成像效果的同时，亦保证了成像速度。
附图说明
[0017]下面结合附图对本专利技术做进一步阐述和描写。
[0018]图1是本专利技术的整体的结构示意图。
[0019]图2是本专利技术的流程图。
[0020]附图标记：1、激发光源；2、分光光路；3、显本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法，其特征在于：构建一套基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像系统，将具有荧光特性的样品（9）放置于高精度位移台（4）上，通过激发光源（1）激发样品，样品被激发后产生荧光，荧光信号经过显微光路（3）、分光光路（2）、成像光谱仪（6）光路后，聚焦在面阵相机（7）的感光面上，根据光路设计，面阵相机中的像素所表征的信息被分为两个维度，分别为样品的位置信息和对应位置的光谱信息，通过软件将位移台的移动与相机的数据实时对应和记录，即可获得被检样品中每一个位置的即时光谱信息，利用荧光物质的光谱特异性，获得样品中不同荧光物质的分布图像，再利用荧光物质与样品材料成分对应的物理化学关系，即可得到样品中不同理化特性的成分分布图，从而完成样品成分的原位识别与实时成像；所构建一套基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像系统，包含高光谱成像技术、显微荧光成像技术、光谱解混算法；所述高光谱成像技术，包含成像光谱仪（6）、面阵相机（7），光信号通过聚焦镜（5）聚焦在光谱仪的入射狭缝处，成像光谱仪将聚焦于入口狭缝的光信号进行分光后聚焦在面阵相机的感光面上，从而同时获取到样品荧光成分的位置信息和对应位置的光谱信息；所述成像光谱仪（6），包含入射狭缝、准直镜、光栅、聚焦镜、出射口，从而将入射狭缝处的复色光信号在空间上展开并聚焦于成像光谱仪的出射口附近，由于成像光谱仪本身的结构设计具有成像功能，在聚焦于出射口的光信息为面阵光信息，从而在两个方向维度上同时表征了位置信息与光谱信息；所述显微荧光成像技术，包含激发光源（1）、分光光路（2）、显微光路（3），激发光源发射的光信号，通过分光光路和显微光路聚焦于荧光样品（9）的表面，样品被激发后的荧光信号，再经由显微光路收集；所述的分光光路（2），包含二向色镜镜片、激光的陷波滤光片、高通滤光片，其中，二向色镜镜片的镀膜对激发光有反射作用、对荧光有透射作用，陷波滤光片可透过激发波长并限制其他波长的透过，高通滤光片可透过荧光信号并限制小于荧光波长的信号透过；所述光谱解混算法，安装于计算机（8）内，由软件调用对数据进行分析，并由软件将最终的图像予以展示；所述基于光谱解混技术的显微荧光高光谱成像方法包含如下具体步骤：S1：打开安装在计算机（8）的软件，通过软件打开激发光源（1）、检测并复位高精度位移台（4）、复位分光光路（2）、选择合适的显微物镜（3）并移动至合适位置、检测面阵相机（7）的通讯并准备接受相机数据；S2：将荧光样品（9）置于高精度位移台（4）上；S3：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：李强，
类型：发明
国别省市：
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