基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法及装置
专利汇可以提供基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于光学显微技术领域，具体为一种基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法及装置。本发明采用可控制的阵列 光源 调制激发光源，阵列光源的每个发光单元都可以进行随机且独立的亮暗调制使得激发光经调制形成随机且独立闪烁点阵光场。激发光经过显微成像系统照射在待测样品上，激发样品中的 荧光 点产生涨落特征明显的荧光 信号 ，最终荧 光信号 通过高性能电荷 耦合器 件采集上百幅按照时间序列排布的原始图像，利用高阶相关性 算法 进行 图像处理 ，最后形成超分辨图像。本发明只需要改变激发光源的设置就能实现高阶的运算，获得 分辨率 更高的样本图像，操作简单，成本低，应用范围广，可应用于各种利用荧光信号实现光学成像的 生物 研究。，下面是基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)提供样品；
(2)采用可控制阵列调制光源主动调制激发光，激发光经过显微系统光路照射样品，对样品进行随机照射，标记荧光点被无序随机点亮；所述可控制阵列调制光源，其每个发光单元都可以进行随机且独立的亮暗调制使得激发光经调制形成随机且独立闪烁点阵光场；
(3)由相机接收经过主动调制的荧光图像，捕捉至少500幅按照时间序列排列的原始图像；
(4)通过显微成像系统对被相机收集的图像信息进行高阶信号相关性算法解析，得到高阶解析图像，实现超分辨成像。
2.根据权利要求1所述的超分辨显微成像方法，其特征在于，所述阵列调制光源为SLM阵列、DMD阵列或LED阵列；阵列光源具备将每个发光单元控制在(6.4-32)μm*(6.4-32)μm范围内的能力。
3.根据权利要求1所述的超分辨显微成像方法，其特征在于，所述的高阶信号相关性算法，是利用单元随机闪烁导致每个像素块与周围像素块的相关性不同来进行计算，该算法原理是将互相关累计函数转换为高阶累积量：
......
其中， 为n阶累积量，τn为所取信号n次相关延时量，Gn(r,τ1,...,τn)为n阶互相关累计函数：
δF(r,t)＝F(r,t)-
Gn(r,τ1,...,τn-1)＝<δF(r,t+τ1)...δF(r,t+τn-1)>t
其中，F(r,t)表示在t时刻、r位置上某点的信号值。
4.一种基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像装置，其特征在于，包括：可控制的阵列光源，第一透镜，第二透镜，第一反射镜，第二反射镜，二向色镜，物镜，载物台，第三反射镜，探测器；这些部件依次光路连接组成超分辨显微成像装置；其中：
所述可控制的阵列光源1输出的光依次经由第一透镜和第二透镜进行扩束，扩束后的光依次经由第一反射镜和第二反射镜后经由二向色镜使激发光进入物镜，照射在载物台的样品上，样品发射的荧光透过二向色镜经第三反射镜进入探测器。
5.根据权利要求4所述的超分辨显微成像装置，其特征在于，其特征在于，所述阵列调制光源为SLM、DMD或LED阵列；阵列光源具备将每个发光单元控制在(6.4-32)μm*(6.4-32)μm范围内的能力。
6.根据权利要求5所述的超分辨显微成像装置，其特征在于，所述阵列光源采用空间光调制器来实现，光路包括：激光光源，第一透镜，第二透镜，第一反射镜，第二反射镜，第三透镜，第四透镜，第三反射镜，第一线偏振片，二分之一波片，空间光调制器，第二线偏振片，第五透镜；这些部件依次光路连接组成空间光调制器随机调制光路；其中：
从激光光源输出的激光依次经由第一透镜和第二透镜进行扩束，扩束后的光依次经由第一反射镜和第二反射镜进入第三透镜和第四透镜进行第二次扩束；两次扩束后的激光经过第三反射镜进入到第一线偏振片，经过第一线偏振片得到的线偏光通过二分之一波片进行旋转，直到平行于空间光调制器的长边；此时入射光才能够被空间光调制器调制，出射光经过第二线偏振片调整后进入第五透镜；通过计算机软件向空间光调制器的控制器输入一个时间序列各个像素位置随机亮暗控制的图像集合，从而达到随机调制激发光源的作用。
7.根据权利要求4、5或6所述的超分辨显微成像装置，其特征在于，相机拍摄到一个连续时间序列的原始图像集合，经过光源阵列的随机调制，样品荧光也受到随机调制，增加原先激发荧光的涨落程度，使得样本中发射荧光的量子点受到周围随机调制的激发光影响，并使发光点和周围的像素块不相关性增强；之后利用高阶相关性算法进行图像分析，随机调制的荧光使得各像素之间相关性特征更加明显，完成更高阶信号相关性算法，解析出分辨率更高的图像。
8.根据权利要求4、5或6所述的超分辨显微成像装置，其特征在于，对于原始图像进行处理的高阶信号相关性算法，是利用单元随机闪烁导致每个像素块与周围像素块的相关性不同来进行计算，该算法原理是将互相关累计函数转换为高阶累积量：
......
其中， 为n阶累积量，τn为所取信号n次相关延时量，Gn(r,τ1,...,τn)为n阶互相关累计函数：
δF(r,t)＝F(r,t)-
Gn(r,τ1,...,τn-1)＝<δF(r,t+τ1)...δF(r,t+τn-1)>t
其中，F(r,t)表示在t时刻、r位置上某点的信号值。
基于主动随机调制激发光的超分辨显微成像方法及装置
技术领域
背景技术
发明内容
7，第三反射镜1-8，第一线偏振片1-9，二分之一波片1-10，空间光调制器1-11，第二线偏振片1-12，第五透镜1-13；这些部件依次光路连接组成空间光调制器随机调制光路；其中：
具体实施方式
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