CN113450259A - 一种微图像观测处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于图像数据处理技术领域，公开了一种微图像观测处理方法及装置，获取待观测目标的原始基本信息；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。本发明实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于图像数据处理技术领域，尤其涉及一种微图像观测处理方法及装置。
背景技术
在显微成像领域，显微光学成像，通常也称“光学显微成像”，或“光学显微术”（Optical Microscopy，或Light Microscopy），是指透过样品或从样品反射回来的可见光，通过一个或多个透镜后，能够得到微小样品的放大图像的技术，所得图像可以通过目镜直接用眼睛观察，也可以用感光板或数字化图像探测器如CCD、CMOS进行记录，还可以在计算机上进行显示和分析处理。
现有技术中，采用明场照明方式的普通光学显微术通常存在三个方面的局限性：一是只能对深色样品（透射型）或强反光样品（反射型）进行成像；二是光学衍射极限限制了该技术的最高分辨率约为200 nm；三是离焦信息会降低图像对比度，基于样品中（外源或内源）荧光分子的激发和荧光发射的荧光显微术，可以突破无法对透明样品成像的局限，但分辨率受限和离焦干扰的问题仍需要采取其他措施才能加以解决。
基于此，基于单分子定位的超分辨率显微技术被得以广泛应用，但是，其成像速度慢，图像数据处理效率有待提高，这种情况需要改变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微图像观测处理方法及装置，以解决上述背景技术中所提到的问题。
为实现以上发明目的，根据第一方面，本发明实施例公开了一种微图像观测处理方法，包括：留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
本发明进一步设置为：所述留取待观测目标的原始样本包括：将所述待观测目标浸入聚丙烯酸类凝胶中膨胀后切片。
本发明进一步设置为：所述无衍射光束包括Bessel光束、Airy光束或Mathieu光束。
本发明进一步设置为：所述向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像前，还包括：调制所述无衍射光束为样本投射光片并作用于所述待观测目标；移动所述待观测目标；受所述样本投射光片作用，所述待观测目标生成连续的超分辨率图像。
本发明进一步设置为：所述移动所述待观测目标包括：横/纵移动待观测目标和绕垂直于所述待观测目标所在平面方向的Z轴旋转所述待观测目标。
本发明进一步设置为：所述整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像，包括：对所述目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，滤除所述目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
根据第二方面，本发明实施例公开了一种微图像观测处理装置，包括：
成像模块，用于向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；
筛选模块，用于根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；
融合模块，用于标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；
优化输出模块，用于整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像。
本发明进一步设置为：所述成像模块还包括位移单元，用于横/纵移动待观测目标和绕垂直于所述待观测目标所在平面方向的Z轴旋转所述待观测目标；所述优化输出模块还包括处理单元，用于对所述目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，滤除所述目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
根据第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现如上述任意一项所述的微图像观测处理方法。
根据第四方面，本发明提供了一种计算机装置，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如上述任意一项所述的微图像观测处理方法。
综上所述，与现有技术相比，本发明公开了一种微图像观测处理方法，留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。即通过上述设置，实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例提供的一种微图像观测处理方法的流程图；
图2是本实施例提供的一种微图像观测处理装置的结构示意图；
图3是本实施例提供的一种计算机可读存储介质的部分框架示意图；
图4是本实施例提供的一种计算机设备的部分框架示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，上面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参考图1，图1是本发明实施例提供的一种微图像观测处理方法的流程图，结合图1可以得到，本发明实施例的一种微图像观测处理方法，其包括以下步骤：
步骤S101：留取待观测目标的原始样本。
在本步骤中，留取待观测目标的原始样本包括：将待观测目标浸入聚丙烯酸类凝胶中膨胀后切片。
需要说明的是，聚丙烯酸类凝胶吸水后体积可膨胀数倍，用于实现待观测目标的膨胀，在其他实施例中，还可以选用其他类型的聚合物，本发明实施例不作限定。
可以理解的是，为了突破普通宽场显微镜的分辨率极限受衍射极限限制，可以通过把样品撑大的方式实现超分辨成像，通过破坏蛋白质之间的相互作用，聚合物被液体填充，其体积能膨胀成百上千倍，例如体积膨胀1000倍时，其长、宽、高分别膨胀10倍，因此可以实现10倍的超分辨成像。
步骤S102：向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像。
具体的，无衍射光束包括Bessel光束、Airy光束或Mathieu光束。
需要说明的是，Bessel光束可以随着距离增加直径而保持光环的宽度，在短距离内几乎没有衍射，在通过障碍物后可以自己复原。
在本步骤中，向待观测目标发射无衍射光束以获取待观测目标的连续的超分辨率图像前，还包括：
调制无衍射光束为样本投射光片并作用于待观测目标；
移动待观测目标；
受样本投射光片作用，待观测目标生成连续的超分辨率图像。
其中，移动待观测目标包括：横/纵移动待观测目标和绕垂直于待观测目标所在平面方向的Z轴旋转待观测目标，以便于待观测目标成像。
需要说明的是，可以利用锥透镜、相位模板等形式调制光束，形成无衍射光束(例如Bessel光束)，然后通过旋转振镜控制Bessel光束的通断形成样本投射光片，也可以之间利用空间光调制器(SLM)将光源发出的光直接调制为无衍射光束形成的样本投射光片，本发明实施例对此不作限定。
步骤S103：根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域。
在本步骤中，中心观测域即为目标区域。
步骤S104：标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识。
需要说明的是，超分辨率图像是采用信号处理的方法从多个可观察到的低分辨率图像得到高分辨率图像，亦可称为超分辨率（简称SR或者HR）图像复原或者简单地叫做分辨率增强，在本实施例中，信号处理方法最大的好处就是它的成本低，同时现存的低分辨率图像***仍能使用，在实际应用中，特别是在医疗图像领域，同样场景的多帧低分辨率图像很容易得到的情况下，SR图像复原非常具有实用性。
步骤S105：整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像。
在本步骤中，整合目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像，包括：对目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，滤除目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
步骤S106：将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块。
步骤S107：对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
综上所述，本发明实施例的有益效果在于：留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器，即通过此设置，实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率，提高了观测数据的安全性。
请参阅图2，图2是本实施例提供的一种微图像观测处理装置的结构示意图，该微图像观测处理装置包括：
成像模块201，用于向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；
筛选模块202，用于根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；
融合模块203，用于标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；
优化输出模块204，用于整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；
数据拆分模块205，用于将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；
加密储存模块206，用于对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
在具体实施过程中，成像模块还包括位移单元，用于横/纵移动待观测目标和绕垂直于待观测目标所在平面方向的Z轴旋转待观测目标；优化输出模块还包括处理单元，用于对目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，滤除目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
本发明实施例留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器，即通过此设置，实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率，提高了观测数据的安全性。
请参阅图3，参考图3可以看到，本发明实施例的一种计算机可读存储介质10，计算机可读存储介质10，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等，其上存储有计算机程序11，处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现以下方法：留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
即通过此设置，实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率，提高了观测数据的安全性。
请参阅图4，参考图4可以看到，本发明实施例的一种计算机装置20，包括处理器21，处理器21用于执行存储器22中存储的计算机程序221实现以下方法：留取待观测目标的原始样本；向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
即通过此设置，实现快速高精度的待观测目标的显微成像，提高了工作效率，提高了观测数据的安全性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种微图像观测处理方法，其特征在于，包括：
留取待观测目标的原始样本；
向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；
根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；
标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；
整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；
将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；
对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
2.如权利要求1所述的一种微图像观测处理方法，其特征在于，所述留取待观测目标的原始样本包括：
将所述待观测目标浸入聚丙烯酸类凝胶中膨胀后切片。
3.如权利要求1所述的一种微图像观测处理方法，其特征在于，所述无衍射光束包括Bessel光束、Airy光束或Mathieu光束。
4.如权利要求1所述的一种微图像观测处理方法，其特征在于，所述向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像前，还包括：
调制所述无衍射光束为样本投射光片并作用于所述待观测目标；
移动所述待观测目标；
受所述样本投射光片作用，所述待观测目标生成连续的超分辨率图像。
5.如权利要求4所述的一种微图像观测处理方法，其特征在于，所述移动所述待观测目标包括：横/纵移动待观测目标和绕垂直于所述待观测目标所在平面方向的Z轴旋转所述待观测目标。
6.如权利要求1所述的一种微图像观测处理方法，其特征在于，所述整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像，包括：对所述目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，
滤除所述目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
7.一种微图像观测处理装置，其特征在于，包括：
成像模块，用于向所述待观测目标发射无衍射光束以获取所述待观测目标的连续的超分辨率图像；
筛选模块，用于根据所述超分辨率图像确定所述待观测目标的中心观测域；
融合模块，用于标记所述中心观测域并融合连续的所述超分辨率图像，得到所述中心观测域的目标汇总标识；
优化输出模块，用于整合所述目标汇总标识并对其分辨率和/或对比度进行优化，得到目标终点图像；
数据拆分模块，用于将所述目标终点图像转换为图像结果数据并将所述图像结果数据拆分成多个不同数据块；
加密储存模块，用于对多个所述数据块分别进行单密钥加密后整合输出加密阵列并储存至本地服务器。
8.如权利要求7所述的一种微图像观测处理装置，其特征在于，所述成像模块还包括位移单元，用于横/纵移动待观测目标和绕垂直于所述待观测目标所在平面方向的Z轴旋转所述待观测目标；
所述优化输出模块还包括处理单元，用于对所述目标汇总标识采用图像插值的方式进行放大；和/或，滤除所述目标汇总标识的图像噪声，以提高目标终点图像的对比度。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现如权利要求1-6任意一项所述的微图像观测处理方法。
10.一种计算机装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如权利要求1-6任意一项的所述的微图像观测处理方法。
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