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申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明公开了一种高速光层切三维结构光照明显微成像方法。本发明通过求解相位相关系数，利用原始图像得到最初的三维超分辨图像，再进行优化，根据优化超分辨图像、宽场图像和三维光学层切图像，得到最终的超分辨图像；本发明通过空域重建与光学层切的结合，将传统3DSIM重建的速度提高了2～3个数量级，并且极大地抑制了因离焦背景导致的重建伪影，同时在低信噪比数据上有着很好的重建能力；本发明能够极大降低运算成本，具有实时成像与高通量成像的潜力，在重建速度、保真性、厚样本重建中相对于其他算法有着明显的优势，从而极大地推动了3DSIM在大视野与实时成像中的应用。

主权项：1.一种高速光层切三维结构光照明显微成像方法，其特征在于，所述成像方法包括以下步骤：1得到原始图像栈并获得照明条纹参数：采用三维的结构光对样品进行照射，具有M个照明角度，每一个照明角度具有5个相位；在每一个照明角度上的每一个相位采集一张原始图像其中，θi为第i个照明角度，为第j个相位，r和z分别代表圆柱坐标系中的水平向量和竖直向量；对样本进行逐层扫描，共扫描T层，得到M×5×T张原始图像，并通过互相关迭代参数估计算法估计结构光的条纹参数，条纹参数包括xoy平面的频率ω、照明角度、一级和二级频率的调制系数a1和a2以及相位；i＝1，..，M，j＝1，..，5；2得到三维光学层切图像：通过对每层的第i个照明角度下的5个相位的原始图像求平均值，分别计算得到第i个照明角度的三维宽场图像然后对原始图像和三维宽场图像中的T层分别通过高通滤波器和低通滤波器，得到每层的光学层切图像，进一步对每层的光学层切图像进行堆叠得到三维光学层切图像SROSr，z；3求解相位相关系数：a获得相位求解等式： 其中，为第i个照明角度上的第j个相位的相位相关系数，Or，z为真值荧光分布，1+cosωzz·cosωr+cos2ωr为调制因子，Hr，z为系统点拓展函数，ω和ωz分别为xoy平面的频率和xoz平面的频率；b变换相位求解等式： 其中，I0为结构光的光强幅值，为结构光的初始相位，r′和rj分别表示相位改变后的改变水平向量和水平平移向量；c根据相位求解等式解出相位相关系数矩阵A： 4得到初始的超分辨图像：利用步骤3得到的相位相关系数，将每层的M个照明角度的原始图像进行堆叠，得到最初的三维超分辨图像SR0r，z；5频域优化：利用三维陷波函数对最初的三维超分辨图像SR0r，z的频谱尖锋点进行陷波处理，并通过多步维纳滤波进行频谱优化，得到优化的三维超分辨图像SR1r，z；6得到超分辨图像：初始的超分辨图像包含宽场图像，而宽场图像具有较强的离焦背景，采用优化超分辨图像SR1r，z减去各个照明角度下的宽场图像宽场图像的均值并加上步骤2得到的三维光学层切图像SR0r，z，得到最终的超分辨图像。

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