一种荧光分子定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114820449A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210307098.X(22)申请日2022.03.25(71)申请人广西科技大学地址545000广西壮族自治区柳州市鱼峰区官塘大道19号（柳东校区）机械与汽车工程学院教师信箱110（程涛）(72)发明人程涛(74)专利代理机构北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11465专利代理师李冉(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T5/00(2006.01)G06T3/40(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称一种荧光分子定位方法(57)摘要本发明公开了一种荧光分子定位方法，包括如下步骤：获取待观察活体细胞的单帧原始图像；对单帧原始图像进行去噪；根据预设插值次数，对去噪后的单帧原始图像做插值处理，将插值后的单帧原始图像进行置换，得到新图像；根据新图像保留最大的局部极值点，该最大的局部极值点即为荧光分子所处的位置。该方法可实现对活体细胞及细胞内结构实时可视无损的超分辨显微成像，并精准确定荧光分子的位置。CN114820449ACN114820449A权利要求书1/1页1.一种荧光分子定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取待观察活体细胞的单帧原始图像；S2、对所述单帧原始图像进行去噪；S3、根据预设插值次数，对去噪后的所述单帧原始图像做插值处理，将插值后的所述单帧原始图像进行置换，得到新图像；S4、根据所述新图像保留最大的局部极值点，所述最大的局部极值点即为荧光分子所处的位置。2.如权利要求1所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，分别采用三维块匹配滤波或广谱去噪对所述单帧原始图像进行去噪。3.如权利要求1所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，将插值后的所述单帧原始图像进行置换，得到新图像，包括：S31、获取插值后的所述单帧原始图像各像素灰度值的最大值和最小值，计算阈值；S32、将插值后的所述单帧原始图像的像素减去所述阈值，小于0的像素值置换为0，得到新图像。4.如权利要求3所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述阈值通过如下公式计算：cri＝((max‑min)*c+min)上式中，cri表示所述阈值；max表示插值后的所述单帧原始图像各像素灰度值的最大值；min表示插值后的所述单帧原始图像各像素灰度值的最小值；c表示预设系数，c的取值范围为[0‑1]。5.如权利要求1所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述新图像保留最大的局部极值点，包括：S41、将所述新图像中的非0像素，逐像素与所述像素邻近的预设像素相比较；如果所述像素均大于所述预设像素，则将所述像素作为局部极值点保留；S42、将所述局部极值点与其他局部极值点作比较，保留最大的所述局部极值点；所述其他局部极值点为以所述局部极值点为中心，点扩散函数的半峰全宽或点扩散函数的标准差范围内的其他局部极值点。6.如权利要求1所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：将保留的最大的所述局部极值点减去所述新图像的背景噪声估计值，得到新的局部极值；根据所述新的局部极值，以及所述新图像对应插值后像素大小的高斯函数或贝塞尔函数的最大像素值，计算输出所述荧光分子发出的光子数。7.如权利要求6所述的一种荧光分子定位方法，其特征在于，所述光子数的计算公式为：y＝maxgb/maxk*x上式中，y表示所述荧光分子发出的光子数；maxgb表示所述新图像对应插值后像素大小的高斯函数或贝塞尔函数的最大像素值；maxk表示所述新的局部极值；x表示荧光分子光子数理论值。2CN114820449A说明书1/7页一种荧光分子定位方法技术领域[0001]本发明涉及活体生物样品观察技术领域，特别涉及一种荧光分子定位方法。背景技术[0002]可见光波段的远场光学显微成像具有非接触、无损伤、可探测样品内部的优势，是研究器官、组织和细胞的重要工具。由于衍射现象，点光源经过显微成像系统，在焦平面上无法形成点像，而是形成弥散斑(即艾里斑(Airydisc)。由于衍射极限的存在，点光源显微成像的横向和纵向分辨率分别只有200nm和500nm。[0003]尽管电子显微镜与X射线显微镜都能达到纳米甚至更高的分辨率，但很难用于活体生物样品的观察。近场成像基于倏逝场探测能够在远小于波长的距离上显示局部变化，可获纳米量级的分辨率。原子力显微镜和扫描隧道显微镜也是沿物体表面进行扫描并重构图像。这些技术尽管避免了远场衍射带来的Abbe分辨率极限，但仅限于细胞膜表面成像，无法用于活体细胞和细胞内成像。[0004]对密集重叠分布的荧光分子，稀疏激发和分时成像。采集成千