CN105301794A - 用于快速运动物体的超高分辨成像装置 - Google Patents
用于快速运动物体的超高分辨成像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105301794A CN105301794A CN201510727726.XA CN201510727726A CN105301794A CN 105301794 A CN105301794 A CN 105301794A CN 201510727726 A CN201510727726 A CN 201510727726A CN 105301794 A CN105301794 A CN 105301794A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resolution
- imaging
- super
- moving object
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 150
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- MURGITYSBWUQTI-UHFFFAOYSA-N fluorescin Chemical class OC(=O)C1=CC=CC=C1C1C2=CC=C(O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C21 MURGITYSBWUQTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 206010038743 Restlessness Diseases 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 240000000971 garden vetch Species 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002186 photoactivation Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000010869 super-resolution microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/58—Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/25—Determination of region of interest [ROI] or a volume of interest [VOI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10056—Microscopic image
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置。该装置包括：常规分辨率显微成像模块，用于显示运动物体样品和超高分辨成像目标以提供两者的位置和运动信息；快速图像采集与处理模块，用于获取超高分辨成像目标的运动速度Vi、感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸，并提供给位置反馈控制模块和超高分辨成像模块；位置反馈控制模块，用于调整所述成像拍摄区域Sp或者拟成像区域Si的位置，以使得拟拍摄区域Si与成像拍摄区域Sp保持重合；超高分辨成像模块，用于根据超分辨成像速率要求调整成像拍摄区域Sp的尺寸，对运动物体样品上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。本发明能够消除物体运动对超高分辨成像的影响。
Description
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置。
背景技术
一般情况下，人眼能够分辨的最小物体的尺寸大约为0.1mm。若想看到更小的物体，则需要借助于显微技术。1873年，德国显微技术专家恩斯特.阿贝揭示了光学显微镜由于光的衍射效应和有限孔径分辨率存在极限的原理，正是该原理“束缚”了传统光学显微镜在纳米世界的运用。
当显微镜的物镜视野下仅有单个荧光分子，通过特定的算法拟合，很容易超过光学分辨率极限。为探索微观世界，突破光学显微镜的光学极限的超高分辨显微技术应运而生。1981年Barak和Webb首先将单分子跟踪技术引入到生命科学中。尽管单分子的定位精确可以达到纳米级，但它并不能提高光显微镜在分辨两个或者更多点光源时的分辨率。
2002年Patterson和Lippincott-Schwartz首次利用绿色荧光蛋白(GFP)的变种(PA-GFP)观察特定蛋白质在细胞内的运动轨迹。德国EricBezig敏锐地认识到：应用单分子荧光成像技术，结合这种荧光蛋白的发光特性，可以突破光学分辨率的极限---光激活定位显微技术(PALM)诞生了。PALM的成像方法只能用来观察外源表达蛋白，对细胞内源蛋白却无能为力。2006年，美国霍华德-休斯研究所华裔科学家庄晓薇实验组发现：不同的波长可以控制化学荧光分子Cy5在荧光激发态和暗态之间的切换。鉴于此开发了随机光学重构显微技术(STORM)。不管是PALM还是STORM超高分辨显微镜方法，其点扩散函数成像仍然与传统显微成像一致，需要反复激活-淬灭荧光分子，所以实验大多在固定的细胞上完成。
2000年，德国科学家StefanHell提出通过物理过程来减少激发光的光斑大小，直接减少点扩散函数的半高宽来提高分辨率，成功研制了受激发射损耗显微技术(STED)。改变点扩散函数实现突破光学衍射极限的另一种方法是饱和结构照明显微技术(SSIM)。2005年，Gustafsson首先将非线性结构性光学照明部件引入到传统的显微镜上，得到了分辨率达到50nm的图像。但是现有的超高分辨技术成像速度慢，并且难以拍摄运动(特别是快速运动)的样品。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置，以解决现有技术中成像速度慢难以拍摄运动物体，特别是生物活体的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置，包括：
常规分辨率显微成像模块，用于显示运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
快速图像采集与处理模块，用于获取超高分辨成像目标的运动速度Vi、感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸，并提供给位置反馈控制模块和超高分辨成像模块；
位置反馈控制模块，用于调整所述成像拍摄区域Sp或者拟成像区域Si的位置，以使得拟拍摄区域Si与成像拍摄区域Sp保持重合；
超高分辨成像模块，用于根据超分辨成像速率要求调整成像拍摄区域Sp的尺寸，对运动物体样品上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。
可选地，所述位置反馈控制模块包括电控样品台以及依次设置在第一成像光路上的第一透镜、第二透镜和电控转镜，其中：
第一透镜的一侧设置有电控样品台，另一侧设置有第二透镜；
所述第二透镜远离该电控样品台的一侧设置所述电控转镜。
可选地，通过设置所述第一透镜与所述第二透镜的位置以使电控转镜与常规分辨率显微成像模块中的成像物镜入瞳成共轭关系。
可选地，所述快速图像采集与处理模块包括快速图像采集设备和计算设备，其中：
所述快速图像采集设备，用于采集运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
所述计算设备，用于根据运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息以获取超高分辨成像目标的运动速度Vi、感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸。
可选地，所述快速图像采集设备采用图像传感器或者位置敏感探测器。
可选地，所述计算设备根据以下公式获取成像帧频fs：
|Vr-Vi|/PPIs≤fs。
可选地，所述常规分辨率显微成像模块包括：照明单元和成像单元：
所述照明单元包括依次设置在第二成像光路上的照明设备、第三透镜和聚光镜；所述第三透镜的一侧设置有所述照明设备，另一侧设置有所述聚光镜；在所述聚光镜的远离照明设备的一侧设置有电控样品台；
所述成像单元包括依次设置在第二成像光路上的成像物镜、分光器和第三成像光路上的成像透镜、滤光镜；所述成像物镜的一侧设置有电控样品台，另一侧设置有所述分光器；所述分光器改变第二成像光路上的光线形成第三成像光路；所述成像透镜设置在所述分光器的一侧，另一侧设置有所述滤光镜。
本发明实施例通过获取运动物体样品感兴趣区域以及超高分辨成像目标的位置与运动速度，并结合超高分辨成像模块的分辨率确定超分辨成像速率，以此为根据调整成像拍摄区域的面积，保证超高分辨成像速率；通过调整成像拍摄区域的位置或样品上拟拍摄区域的位置，以使成像拍摄区域与样品上拟拍摄区域的位置保持重合，从而消除运动物体样品的运动对超高分辨成像的影响。本发明可以快速、自动地对快速运动物体进行超高分辨成像，也可以自动分析运动物体的形态结构，尤其适用于***细胞、活体组织等各种运动对象的快速超高分辨成像。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明一实施例提供的一种用于快速运动物体的超高分辨成像方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置结构示意图；
图3是本发明一实施例中调整成像拍摄区域与拟拍摄区域调整重合过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于快速运动物体的超高分辨成像方法，如图1所示，包括：
根据运动物体样品上超高分辨成像目标的位置设置包含所述超高分辨成像目标的感兴趣区域ROI；
获取所述超高分辨成像目标的运动速度Vi和所述感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置；
根据超高分辨成像模块的分辨率PPIs、所述感兴趣区域ROI的运动速度Vr以及所述超高分辨成像目标的运动速度Vi获取所述超高分辨成像模块的成像帧频fs；
根据所述成像帧频fs与成像拍摄区域Sp的关系计算所述成像拍摄区域Sp的尺寸；定义一包含超分辨成像目标的拟拍摄区域Si，所述拟拍摄区域Si的尺寸与所述成像拍摄区域Sp的尺寸相同，且具有相同的运动速度Vr；
调整所述拟拍摄区域Si或者所述成像拍摄区域Sp的位置，以使所述拟拍摄区域Si与所述成像拍摄区域Sp保持重合；并根据所述拟拍摄区域Si对运动物体样品上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。
本发明实施例通过获取运动物体样品以及超高分辨成像目标的位置与运动速度，并结合超高分辨成像模块的分辨率获取成像拍摄区域的面积，保证超高分辨成像速率；通过调整成像拍摄区域或者样品的位置以使与成像拍摄区域拟拍摄区域的位置保持重合，从而消除运动物体样品的运动对超高分辨成像的影响。本发明可以快速、自动地对运动物体进行超高分辨成像，也可以自动分析运动物体的形态结构，尤其适用于***细胞、活体组织等各种运动对象的快速超高分辨成像。
可选地，根据超高分辨成像模块的分辨率PPIs、所述感兴趣区域ROI的运动速度Vr以及所述超高分辨成像目标的运动速度Vi获取所述超高分辨成像模块的成像帧频fs的步骤中采用以下公式获取成像帧频fs：
|Vr-Vi|/PPIs≤fs。
可选地，获取所述超高分辨成像目标的运动速度Vi和感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置通过以下方式获取：
获取至少两张图像中的运动物体样品和超高分辨成像目标的位置；
在预设时间内分别采集感兴趣区域ROI的至少两张图像；
对比至少两张图像中运动物体样品和超高分辨成像目标的位置，以获取运动物体样品和超高分辨成像目标的位移；
根据运动物体样品和超高分辨成像目标的位移以及成像帧频获取所述感兴趣区域ROI的运动速度Vr以及所述超高分辨成像目标的运动速度Vi。
可选地，获取感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置通过以下方式获取：
在感兴趣区域ROI内选定一个与能够代表其运动特征的第一代表点，在超高分辨成像目标上选定一个能够代表其运动特征的第二代表点；
在不同的时刻分别采集第一代表点与第二代表点的光强；
对比分析第一代表点与所述第二代表点的光强随时间的变化关系，以获取运动物体样品感兴趣区域ROI和超高分辨成像目标的位移和速度。
实际应用中，本发明也可以通过位置探测器获取该点的运动速度与位置。
可选地，拟拍摄区域Si与成像拍摄区域Sp保持重合采用以下方法实现：
根据感兴趣区域ROI的运动速度Vr调整成像拍摄区域Sp的位置，使成像拍摄区域Sp的运动与感兴趣区域ROI运动方向相同、速度大小相等。
或者，
成像拍摄区域Sp保持不变，根据感兴趣区域ROI的运动速度Vr调整样品池，以使样品产生与感兴趣区域ROI运动方向相反、速度大小相等的运动速度-Vr。
为体现本发明实施例提供的一种用于快速运动物体的超高分辨成像方法的优越性，本发明实施例还提供了一种用于快速运动物体的超高分辨成像方装置，如图2所示，包括：
常规分辨率显微成像模块10，用于显示运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
快速图像采集与处理模块20，用于获取运动物体样品的运动速度V、超高分辨成像目标的运动速度Vi、拟拍摄区域Si的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸，并提供给位置反馈控制模块40和超高分辨成像模块30；
位置反馈控制模块40，用于调整所述成像拍摄区域Sp或者拟成像区域Si的位置，以使得拟拍摄区域Si与成像拍摄区域Sp保持重合；
超高分辨成像模块30，用于根据超分辨成像速率要求调整成像拍摄区域Sp的尺寸，对运动物体样品上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。
作为一种常规分辨率显微成像模块10的具体示例，如图2所示，本发明实施例提供的常规分辨率显微成像模块10包括照明单元和成像单元。照明单元包括依次设置在第二成像光路上的照明设备101、第三透镜102和聚光镜103，其中，第三透镜102的一侧设置有照明设备101，另一侧设置有聚光镜103；在该聚光镜103的远离照明设备101的一侧设置有电控样品台104。成像单元包括依次设置在第二成像光路上的成像物镜105、分光器106和第三成像光路上的成像透镜107、滤光镜108；成像物镜105的一侧设置有电控样品台104，另一侧设置有分光器106；106分光器改变第二成像光路上的光线形成第三成像光路；成像透镜107设置在分光器106的一侧，另一侧设置有滤光镜108。
实际应用中，本领域技术人员可以根据具体的使用场景，选择合适参数的常规分辨率显微成像模块以实现显示快速运动物体样品和超高分辨成像目标，本发明不作限定。
作为一种快速图像采集与处理模块20的具体示例，如图2所示，本发明实施例提供的快速图像采集与处理模块20包括快速图像采集设备201和计算设备202，其中：
快速图像采集设备201，用于采集运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
计算设备202，用于根据运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息以获取运动物体样品的运动速度V、超高分辨成像目标的运动速度Vi、拟拍摄区域Si的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸。
实际应用中，快速图像采集设备201可以采用例如电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)或者互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)等图像传感器，亦可使用位置敏感探测器等，本领域技术人员可以根据具体的使用场景选择，本发明不作限定。
实际应用中，计算设备202根据至少两张图像中的背景噪声、运动物体样品A形态结构、运动物体样品A与背景的相似性等，采取不同的背景建模、目标识别、轨迹生成等技术计算运动速度，本领域技术人员可以根据具体的使用场景选择合适的处理方法。
作为一种位置反馈控制模块40的具体示例，如图2所示，本发明实施例提供的位置反馈控制模块40包括依次设置在第一成像光路上的第一透镜403、第二透镜402和电控转镜401，其中：
第一透镜403的一侧设置有电控样品台104，另一侧设置有第二透镜402；
第二透镜402远离该电控样品台104的一侧设置电控转镜401。
本发明实施例中，通过调整第一透镜403与第二透镜402的位置，使电控转镜401与成像物镜105的入瞳成共轭关系。及时调整电控转镜401使成像拍摄区域Sp在运动物体样品上快速移动，以使成像拍摄区域Sp与拟拍摄区域Si始终保持重合，从而消除运动物体样品的运动对超高分辨成像的影响。本发明实施例中也可以通过控制电控样品台快速改变拟拍摄区域Si的位置，从而达到成像拍摄区域Sp与拟拍摄区域Si位置重合的目的。本领域技术人员可以根据具体场合进行选择，本发明不作限定。
作为一种超高分辨成像模块30的具体示例，如图2所示，本发明实施例提供的超高分辨成像模块30与位置反馈控制模块40相连接，通过调整电控转镜401的角度以调整第一成像光路改变超高分辨成像模块30的成像拍摄区域Sp；同时，还与计算设备202连接，接收来自计算设备202所传输的成像帧频fs，根据该成像帧频fs对拟成像拍摄区域Si进行超高分辨成像，从而可以拍摄运动物体样品移动过程中的清晰图像。
实际应用中，超高分辨成像模块30可以从例如采用光激活定位显微技术(PALM)、随机光学重构显微技术(STORM)或者结构光照明显微技术(SIM)的设备，也可采用激光扫描光聚焦、双(多)光子荧光显微成像等高分辨成像设备，本领域技术人员可以根据具体的使用场景进行选择，本发明不作限定。
下面介绍本发明实施例提供的一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置的工作过程。
如图3所示，将运动物体样品A放置在样品台104中的样品池中。
照明设备101所发出的光线经过第三透镜102和聚光镜103后投射在样品池底部。运动物体样品A以及超高分辨成像目标B1、B2和B3所形成的图像经过成像物镜105以及分光器106后，再经过成像透镜107和滤光镜108后传输到快速图像采集设备201。
该快速图像采集设备201快速采集至少两张图像并传输到计算设备202，由该计算设备202根据运动物体样品上超高分辨成像目标B1、B2和B3的位置设置包含超高分辨成像目标B1、B2和B3的感兴趣区域ROI，并进行标定。
该计算设备202获取至少两张图像中的运动物体样品和超高分辨成像目标的位置；分别对比至少两张图像中的运动物体样品和超高分辨成像目标的位置，以获取运动物体样品和超高分辨成像目标的位移；根据运动物体样品和超高分辨成像目标的位移以及获取至少两张图像时的成像帧频fs获取运动物体样品A的运动速度V、感兴趣区域ROI的运动速度Vr以及超高分辨成像目标的运动速度Vi。其中，成像帧频fs与运动物体样品A的运动速度V、拟拍摄区域Si的运动速度Vr、超高分辨成像目标的运动速度Vi和超高分辨成像模块的分辨率PPIs需要满足以下条件：
|Vr-Vi|/fs≤PPIs
计算设备202根据上述公式获取成像速率并传输给超高分辨成像模块30，并根据获取运动物体样品A的运动速度V、拟拍摄区域Si的运动速度Vr、超高分辨成像目标的运动速度Vi获取电控转镜401的角度传输给位置反馈控制模块40。
位置反馈控制模块40根据所接收到的角度信息调整电控转镜401的角度，以及时调整电控转镜401使成像拍摄区域Sp在运动物体样品上快速移动，以使成像拍摄区域Sp与拟拍摄区域Si始终保持重合。
本发明实施例中还可以通过将位置信息传输给电控样品台104调整样品的位置，使成像拍摄区域Sp与拟拍摄区域Si保持重合，从而消除拟拍摄区域Si的运动速度Vr的影响。
高分辨成像模块30的成像速率通常与其成像拍摄区域Sp的尺寸大小相关；在分辨率不变时，成像拍摄区域Sp越大，成像帧频fs越小。超高分辨成像模块30根据超高分辨成像模块的分辨率PPIs、拟拍摄区域Si的运动速度Vr以及超高分辨成像目标的运动速度Vi获取超高分辨成像模块的成像帧频fs以及成像拍摄区域Sp，进而减小或者消除(Vi-Vr)的影响。然后高分辨成像模块30根据成像拍摄区域Sp的尺寸对运动物体样品A上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。
综上所述，本发明实施例提供的用于快速运动物体的超高分辨成像装置，通过获取运动物体样品以及超高分辨成像目标的位置与运动速度，并结合超高分辨成像模块的分辨率获取成像拍摄区域的面积，保证超高分辨成像速率；通过调整成像拍摄区域的位置以使与样品上拟拍摄区域的位置保持重合，从而消除运动物体样品的运动对超高分辨成像的影响。本发明可以快速、自动地对运动物体进行超高分辨成像，也可以自动分析运动物体的形态结构，尤其适用于***细胞、活体组织等各种运动对象的快速超高分辨成像。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (7)
1.一种用于快速运动物体的超高分辨成像装置，其特征在于，包括：
常规分辨率显微成像模块，用于显示运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
快速图像采集与处理模块，用于获取超高分辨成像目标的运动速度Vi、感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸，并提供给位置反馈控制模块和超高分辨成像模块；
位置反馈控制模块，用于调整所述成像拍摄区域Sp或者拟成像区域Si的位置，以使得拟拍摄区域Si与成像拍摄区域Sp保持重合；
超高分辨成像模块，用于根据超分辨成像速率要求调整成像拍摄区域Sp的尺寸，对运动物体样品上超高分辨成像目标进行超高分辨成像。
2.根据权利要求1所述的超高分辨成像装置，其特征在于，所述位置反馈控制模块包括电控样品台以及依次设置在第一成像光路上的第一透镜、第二透镜和电控转镜，其中：
第一透镜的一侧设置有电控样品台，另一侧设置有第二透镜；
所述第二透镜远离该电控样品台的一侧设置所述电控转镜。
3.根据权利要求2所述的超高分辨成像装置，其特征在于，通过设置所述第一透镜与所述第二透镜的位置以使电控转镜与常规分辨率显微成像模块中的成像物镜入瞳成共轭关系。
4.根据权利要求1所述的超高分辨成像装置，其特征在于，所述快速图像采集与处理模块包括快速图像采集设备和计算设备，其中：
所述快速图像采集设备，用于采集运动物体样品和超高分辨成像目标以提供该运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息；
所述计算设备，用于根据运动物体样品和超高分辨成像目标的位置和运动信息以获取超高分辨成像目标的运动速度Vi、感兴趣区域ROI的运动速度Vr与位置以及成像拍摄区域Sp的尺寸。
5.根据权利要求4所述的超高分辨成像装置，其特征在于，所述快速图像采集设备采用图像传感器或者位置敏感探测器。
6.根据权利要求4所述的超高分辨成像装置，其特征在于，所述计算设备根据以下公式获取成像帧频fs：
|Vr-Vi|/PPIs≤fs。
7.根据权利要求1所述的超高分辨成像装置，其特征在于，所述常规分辨率显微成像模块包括：照明单元和成像单元：
所述照明单元包括依次设置在第二成像光路上的照明设备、第三透镜和聚光镜；所述第三透镜的一侧设置有所述照明设备，另一侧设置有所述聚光镜；在所述聚光镜的远离照明设备的一侧设置有电控样品台；
所述成像单元包括依次设置在第二成像光路上的成像物镜、分光器和第三成像光路上的成像透镜、滤光镜；所述成像物镜的一侧设置有电控样品台，另一侧设置有所述分光器；所述分光器改变第二成像光路上的光线形成第三成像光路；所述成像透镜设置在所述分光器的一侧，另一侧设置有所述滤光镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510727726.XA CN105301794B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 用于快速运动物体的超高分辨成像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510727726.XA CN105301794B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 用于快速运动物体的超高分辨成像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105301794A true CN105301794A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105301794B CN105301794B (zh) | 2017-08-25 |
Family
ID=55199243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510727726.XA Active CN105301794B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 用于快速运动物体的超高分辨成像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105301794B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222801A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Olympus Optical Co Ltd | 顕微鏡画像撮影装置 |
| CN1975782A (zh) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | 汤姆逊许可公司 | 视频内容分析中感兴趣区域轨迹的校正方法 |
| EP1936422A1 (en) * | 2005-10-13 | 2008-06-25 | Nikon Corporation | Microscope |
| CN102216827A (zh) * | 2008-09-13 | 2011-10-12 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 显微镜装置以及使用该显微镜装置的荧光观察方法 |
| CN102687061A (zh) * | 2009-10-19 | 2012-09-19 | 文塔纳医疗***公司 | 成像***和技术 |
| WO2014127372A2 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | Theranos, Inc. | Image analysis and measurement of biological samples |
-
2015
- 2015-10-30 CN CN201510727726.XA patent/CN105301794B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222801A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Olympus Optical Co Ltd | 顕微鏡画像撮影装置 |
| EP1936422A1 (en) * | 2005-10-13 | 2008-06-25 | Nikon Corporation | Microscope |
| CN1975782A (zh) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | 汤姆逊许可公司 | 视频内容分析中感兴趣区域轨迹的校正方法 |
| CN102216827A (zh) * | 2008-09-13 | 2011-10-12 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 显微镜装置以及使用该显微镜装置的荧光观察方法 |
| CN102687061A (zh) * | 2009-10-19 | 2012-09-19 | 文塔纳医疗***公司 | 成像***和技术 |
| WO2014127372A2 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | Theranos, Inc. | Image analysis and measurement of biological samples |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RONGCHENG HAN,ET AL: "Recent Advances in Super-Resolution Fluorescence Imaging and Its Applications in Biology", 《JOURNAL OF GENETICS AND GENOMICS》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105301794B (zh) | 2017-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103765277B (zh) | 使用误差信号的聚焦和成像***以及技术 | |
| US10352860B2 (en) | Super resolution microscopy | |
| CA2868263C (en) | Slide scanner with dynamic focus and specimen tilt and method of operation | |
| US7772569B2 (en) | 3D biplane microscopy | |
| CN104020553B (zh) | 成像***和技术 | |
| EP2758825B1 (en) | Slide scanner with a tilted image plane | |
| EP2941663B1 (en) | A method for automated platform and/or reference object independent acquisition of positional information and localization of objects of interest in a microscope | |
| US11530990B2 (en) | Light-sheet microscope with parallelized 3D image acquisition | |
| CN101050949A (zh) | 大视场物体微观表面三维形貌的测量***及其测量方法 | |
| JP4572162B2 (ja) | 顕微鏡装置 | |
| CN105319725A (zh) | 用于快速运动物体的超高分辨成像方法 | |
| JP2005031664A (ja) | レーザ走査型顕微鏡の操作方法 | |
| CN105301794A (zh) | 用于快速运动物体的超高分辨成像装置 | |
| CN205942080U (zh) | 一种行星表面物质就位探测的自动调焦显微成像*** | |
| CN202126529U (zh) | 一种激光式自动对焦装置 | |
| CN106094193A (zh) | 一种行星表面物质就位探测的自动调焦显微成像*** | |
| van den Broek et al. | A multifocal two-photon microscopy setup for parallel 3D tracking of gold nanorods | |
| Laasmaa et al. | 3D confocal microscope image enhancement by Richardson-Lucy deconvolution algorithm with total variation regularization: parameters estimation | |
| Peterson et al. | Microscope objective based surface plasmon resonance imaging of cell-substrate contacts | |
| Singh et al. | A Comparison of Objective Lenses for Multiphoton Microscopy: Improved Epifluorescence Collection from Turbid Samples | |
| Bub et al. | Pixel Multiplexing for Simultaneous High Resolution High Speed Image Capture | |
| De Beule et al. | A Generation-3 Programmable Array Microscope with Digital Micro-Mirror Device | |
| Peterson et al. | 178a Sunday, February 21, 2010 | |
| Xiong et al. | Three-dimensional tracking of single granules in living PC-12 cells employing TIRFM and WFFM | |
| Pilipenko et al. | Novel high-throughput optical scanning microscope system for a digital clinic |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240115 Address after: Room 5051 and 5053, No. 101 West Fourth Ring South Road, Fengtai District, Beijing, 100071 (Park) Patentee after: Beijing Dahua Sanxin Technology Development Co.,Ltd. Address before: No. 2, No. 1, Beichen West Road, Beichen, Beijing Patentee before: INSTITUTE OF GENETICS AND DEVELOPMENTAL BIOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
|
| TR01 | Transfer of patent right |