【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学超分辨显微成像领域，尤其涉及一种偏振解调的结构光照明超分辨成像方法及系统、电子设备。
技术介绍
1、在超分辨荧光显微成像领域，目前主要有单分子定位技术、受激辐射损耗技术和结构光照明显微成像技术(sim)这三种技术。单分子定位技术是一种亚纳米级别超分辨成像技术，通过对多张稀疏分布的荧光图像进行数据融合，从而得到高分辨率图片；但是它会导致过慢的成像速度。受激辐射损耗技术则是通过激发光和损耗光对系统点扩散函数进行调制从而实现超分辨。结构光照明技术则是通过频率域移频，将原本无法采集到的具有细节信息的高频信号移频到系统频率域以内，从而复现高分辨率图像；与以上两种技术相比虽然结构光照明技术的分辨率略低，但是它并不需要很强的光功率，避免了光漂白现象；并且通常只需要几张图就可以完成超分辨图像重构，大大提高了成像速度，适合在活细胞领域进行研究。
2、结构光照明技术是通过移频将通频带外的高频信号移频至通频带内，继而根据拍摄到的图片计算并恢复出高频信号，从而获得超分辨图片。常见的超分辨重构方法各有优劣，hifi算法去背景效果较好，但是会将低强度信号一并抹除；逆矩阵算法可以提取低信噪比信号，但是去背景很强，难以实现3d成像效果。但是有一点是共同的，他们在重构过程中忽略了荧光分子的偶极子效应，从而会使得部分样品信息回复出错，或者背景信号无法合理去除。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的是提供一种偏振解调的结构光照明超分辨成像方法及系统、电子设备，以解决常规结构光照明超分辨重构的结
2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种偏振解调的结构光照明超分辨成像方法，其特征在于，包括步骤：
3、在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图；
4、建立目标函数，对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，得到每个方向上去背景的超分辨图；
5、对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接，得到超分辨图。
6、可选的，在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图，包括：
7、将原始图像进行傅里叶变换，得到频谱图；
8、根据所述频谱图，通过求解逆矩阵，反向计算得到频谱信息和相位信息；
9、根据所述频谱信息和相位信息，对所述频谱图进行频谱平移将高频分量从频谱混叠的原始图的频谱中分离出来，并对高频分量进行拼接，得到单方向频谱扩展的频谱图；
10、对所述单方向频谱扩展的频谱图进行傅里叶逆变换，得到初步估计图；
11、针对每个方向，重复执行以上步骤，得到每个方向上的初步估计图。
12、可选的，建立目标函数，对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，得到每个方向上去背景的超分辨图，包括：
13、s21：建立目标函数，并设置l1范数的阈值，所述目标函数如下：
14、d(α)＝poisson(μ(α))
15、其中d(α)代表输入图像，μ(α)代表期望荧光分布，α表示荧光偶极子角度；
16、s22：基于所述目标函数，初始化所述目标函数的初始参数，所述初始参数包括初始迭代步长和初始的期望荧光分布μ(α)，l1范数由每次迭代后交替更新求解；
17、s23：根据所述初始参数及所述初步估计图，更新理想原始图：并归一化约束项l1；
18、其中代表荧光染料分布，r表示空间位置，表示结构光照明强度分布，pθ(α)表示受荧光偶极子效应影响的荧光发光效率，θ代表条纹照明方向，代表相位，h是系统的点扩散函数；i0表示平均强度，kθ表示条纹空间频率矢量，表示条纹初始相位；pθ(α)＝ηcos(θ-α)2，η表示荧光偶极子发光效率；
19、s24：基于所述更新的理想原始图，使用快速交错迭代的自动收缩阈值的梯度下降法对似然函数进行求解，所述似然函数pl(s,b)如下；
20、
21、式中：pl(s,b)代表对目标函数的大似然估计，为l1范数，其中λ1||s||1约束项保证荧光分布的稀疏性，来自于缓慢变化的背景；
22、当满足阈值则更新s，b参数；
23、s25：重复进行s21-s24迭代，当满足收敛条件，停止所述迭代，得到经偏振解调后的每个方向上去背景的超分辨图。
24、可选的，对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接融合，得到超分辨图，包括：
25、对每个方向上去背景的超分辨图分别进行傅里叶变换，得到各个方向上偏振解调后的频谱；
26、对各个方向上偏振解调后的频谱进行频谱拼接融合，再进行傅里叶逆变换，得到超分辨图。
27、可选的，还包括：
28、对所述超分辨图进行平滑处理得到最终图像。
29、可选的，所述平滑处理可用反卷积处理或使用维纳滤波。
30、根据本申请实施例的第二方面，提供一种偏振解调的结构光照明超分辨成像系统，其特征在于，包括步骤：
31、初步处理模块，用于在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图；
32、偏振解调模块，用于建立目标函数，对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，得到每个方向上去背景的超分辨图；
33、拼接融合模块，用于对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接融合，得到超分辨图。
34、可选的，还包括：
35、平滑处理模块，用于对所述超分辨图进行平滑处理得到最终图像。
36、根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
37、一个或多个处理器；
38、存储器，用于存储一个或多个程序；
39、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
40、根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
41、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
42、由上述实施例可知，本申请对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，提高了重构结果的精确性，实现了更好的去背景效果。在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图；对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接，得到超分辨图。通过引入多方向频谱融合方法，提高了分辨率提升在多个方向上的均衡性，提高了成像质量，从而以解决常规结构光照明超分辨重构的结构性失真、重构不准、高背景的技术问题。
43、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种偏振解调的结构光照明超分辨成像方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立目标函数，对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，得到每个方向上去背景的超分辨图，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接融合，得到超分辨图，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平滑处理可用反卷积处理或使用维纳滤波。
7.一种偏振解调的结构光照明超分辨成像系统，其特征在于，包括步骤：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤
...【技术特征摘要】
1.一种偏振解调的结构光照明超分辨成像方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个结构光照明方向上，对相机采集到的原始图像依次进行频谱平移分离以及拼接得到每个方向上的初步估计图，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立目标函数，对每个方向上的初步估计图分别进行偏振解调，得到每个方向上去背景的超分辨图，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个方向上去背景的超分辨图进行拼接融合，得到超分辨图，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈友华，匡翠方，朱玉坤，嵇承，温伯良，
申请(专利权)人：杭州柏纳光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。