CN116338945A - 用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及显微成像技术领域，特别涉及一种用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置，其中，方法包括：基于双光子合成孔径显微镜，利用小孔径激发光束采集三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果，并计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，在基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变。本申请实施例可以根据数字自适应光学，基于各小孔径图像产生的横向偏移向量，补偿***光学畸变并进行样本信息的三维重建，从而实现了高分辨率与高体成像速度的多光子成像，提升了光学***的鲁棒性和实用性，使成像效率更高。
Description
技术领域
本申请涉及显微成像技术领域，特别涉及一种用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置。
背景技术
随着激光技术的不断发展，多光子显微镜在越来越多的生命科学研究中得到了广泛的应用，多光子显微镜穿透深度深、层析能力强，能够适用于深层散射样本的成像。
相关技术中，在存在光学***的光学畸变或者三维样本的组织散射的情况下，多光子成像显微镜的图像质量会显著下降，自适应光学可以通过测量成像时光学***的畸变大小，对***畸变进行补偿。
然而，相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低，亟待解决。
发明内容
本申请提供一种用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置，以解决相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低等问题。
本申请第一方面实施例提供一种用于多光子成像的数字自适应光学方法，包括以下步骤：基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果；基于所述小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息；基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变，包括：将由所述横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
具体地，在本申请的一个实施例中，所述横向偏移向量与所述波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变，包括：在所述预设三维重建算法中，对所述横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
本申请第二方面实施例提供一种用于多光子成像的数字自适应光学装置，包括：采集模块，用于基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果；计算模块，用于基于所述小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息；成像模块，用于基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述成像模块包括：校正单元，用于将由所述横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
具体地，在本申请的一个实施例中，所述横向偏移向量与所述波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述成像模块包括：补偿单元，用于在所述预设三维重建算法中，对所述横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
本申请实施例可以根据数字自适应光学，基于各小孔径图像产生的横向偏移向量，补偿***光学畸变并进行样本信息的三维重建，从而实现了高分辨率与高体成像速度的多光子成像，提升了光学***的鲁棒性和实用性，使成像效率更高。由此，解决了相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低等问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种用于多光子成像的数字自适应光学方法的流程图；
图2为本申请一个实施例的数字自适应光学计算畸变引起的图像偏移量的过程示意图；
图3为本申请一个实施例的数字自适应光学的使用原理示意图；
图4为本申请一个实施例的应用数字自适应光学方法的多光子显微镜拍摄荧光小球的结果图；
图5为本申请一个实施例的应用数字自适应光学方法的多光子显微镜拍摄小鼠脑片的结果图；
图6为本申请一个实施例的双光子合成孔径显微镜由偏移量得到畸变相位的过程示意图；
图7为本申请一个实施例的波前畸变导致子孔径图像产生横向偏移的原理示意图；
图8为根据本申请实施例的用于多光子成像的数字自适应光学装置的结构示意图；
图9为根据本申请实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置。针对上述背景技术中提到的相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低的问题，本申请提供了一种用于多光子成像的数字自适应光学方法，可以根据数字自适应光学，基于各小孔径图像产生的横向偏移向量，补偿***光学畸变并进行样本信息的三维重建，从而实现了高分辨率与高体成像速度的多光子成像，提升了光学***的鲁棒性和实用性，使成像效率更高。由此，解决了相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低等问题。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种用于多光子成像的数字自适应光学方法的流程示意图。
如图1所示，该用于多光子成像的数字自适应光学方法包括以下步骤：
在步骤S101中，基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果。
可以理解的是，本申请实施例中双光子合成孔径显微镜可通过子孔径合成大孔径的过程以实现对样本的成像，可使用多个小孔径由激发光束采集不同视角的三维样本投影，由***成像时的点扩散函数获得每个小孔径所生成图像，得到不同视角的小孔径成像结果。
需要说明的是，预设衍射极限尺寸由本领域技术人员根据实际情况进行设置，在此不作具体限定。
本申请实施例可以基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果，从而为下述步骤中数字自适应光学的进一步应用提供了相关成像信息，满足了多光子成像过程畸变修正所需数据基础。
在步骤S102中，基于小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息。
可以理解的是，本申请实施例中光学***畸变或者组织散射可导致入射激发光的波前发生变形，而入射光波前形变可导致不同位置小孔径拍摄图像产生横向偏移。可通过布置在双光子合成孔径显微镜的三维重建算法针对上述步骤中所得不同视角小孔径成像结果进行处理，从而获取满足预设分辨率条件的三维样本信息。
需要说明的是，预设分辨率条件由本领域技术人员根据实际情况进行设置，在此不作具体限定。
具体而言，不同子孔径图像所产生横向偏移向量获取过程如图2所示。如图2(A)，可通过三维重建算法将所得三维数据与成像的点扩散函数进行卷积运算，得到原始测量视角的前向投影P(x,y)，将该前向投影与原始测量数据M(x,y)做相关计算得到一个相关矩阵，相关矩阵最大值即最大相关性位置的坐标，偏离中心位置坐标的距离为(Shiftx,Shifty)，获取偏移向量
和/>
在图2(B)中，当小孔径数量为13时，三个视角的偏移距离计算结果及对应的位置与相关性曲线如图所示。
本申请实施例可以基于小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息，从而实现了数字自适应光学方法在双光子合成孔径显微镜应用中的数据处理过程，提高了多光子成像畸变修正的可执行性。
在步骤S103中，基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变。
可以理解的是，本申请实施例中根据横向偏移向量补偿光学畸变的具体实施过程无需占用成像时的拍摄时间，在后期处理成像数据时进行畸变补偿，进而得到基于三维样本信息的三维重建结果，获得最终的成像图像。
举例而言，如图3所示，为本申请一个实施例的数字自适应光学的使用原理示意图。在传统双光子显微镜(TPM，Two-photon Microscopy)遇光学畸变或样本散射时，成像质量下降，而双光子合成孔径显微镜(2pSAM，Two-photon Synthetic Aperture Microscopy)在探测不同视角的小孔径成像结果时，小孔径成像过程中图像自身编码了穿过光学畸变和散射组织时波前变化的特征，故可通过计算运用数字自适应光学(DAO，Digital AdaptiveOptics)方法，通过三维重建恢复高质量、高分辨率的成像图像。
如图4所示，为本申请一个实施例的应用数字自适应光学方法的多光子显微镜拍摄荧光小球的结果图。其中，在荧光小球样本的成像实验中实施数字自适应光学方法，如图右所示为普通双光子显微镜拍摄0.2μm直径的荧光小球得到的正常拍摄结果。图左所示为引入不匹配校正环，增大光学***畸变后，双光子显微镜的成像结果。而图中间为结合数字自适应光学方法的双光子合成孔径显微镜得到的最终成像结果，由此可明确体现多光子显微镜抗畸变能力的提升。
如图5所示，为本申请一个实施例的应用数字自适应光学方法的多光子显微镜拍摄小鼠脑片的结果图。其中，在小鼠脑片样本的成像实验中实施数字自适应光学方法，对于神经元表达绿色荧光蛋白的小鼠脑片样本成像，引入了不匹配校正环和水镜物镜下不添加浸润水两种复杂情况下的多光子成像，从而衡量数字自适应光学方法对显微镜抗畸变能力提升的效果。图中对比了普通双光子显微镜成像结果(TPM，w/o deconv)、普通双光子显微镜成像结果进行全孔径点扩散函数的解卷积(TPM，w/deconv)、双光子合成孔径显微镜不使用数字自适应光学方法(2pSAM，w/o DAO)和双光子合成孔径显微镜使用数字自适应光学方法(2pSAM，w/DAO)的图像结果，图7(E)为双光子显微镜在正常条件拍摄下的图像结果，作为真值提供对照。图7(B，D，F)分别为图7(A，C，E)的局部放大视图，由此可知，结合数字自适应光学方法的双光子孔径合成显微镜的图像质量得到了提升和还原，分辨率得到恢复。
本申请实施例可以基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变，通过在双光子合成孔径显微镜中运用数字自适应光学方法，提高了光学***的成像速度和成像质量，由此获取高分辨率的多光子成像结果，实用性更强。
进一步地，在本申请的一个实施例中，基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变，包括：将由横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
可以理解的是，在本申请实施例中，可以通过横向偏移向量和波前畸变相位所对应导数函数关系，根据上述步骤所得横向偏移向量计算波前畸变相位，从而重新生成得到校正后的***成像时的点扩散函数，所得校正后的点扩散函数逼近成像过程中最真实的激发点扩散函数，进而通过三维重建算法，使用原始测量数据所得不同视角投影和相位校正过的点扩散函数，解出样本的三维信息，获取最终的样本成像结果。
需要说明的是，预设三维重建算法由本领域技术人员根据实际情况进行设置，在此不作具体限定。
如图6所示，为本申请一个实施例的双光子合成孔径显微镜由偏移量得到畸变相位的过程示意图，设定双光子合成孔径显微镜所使用子孔径数量为13，由13个子孔径图像的偏移量可得到子孔径所构成大孔径上X轴和Y轴方向上的偏移图(Shift map)，偏移图通过积分可以计算得到对应大孔径畸变相位(Aberration phase)的具体分布及大小。
本申请实施例可以将由横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中，由此修复了因光学畸变所导致的图像质量下降，提升了最终成像结果的分辨率。
具体地，在本申请的一个实施例中，横向偏移向量与波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
可以理解的是，依据波动光学理论可知，物镜下方图像信息的平移是物镜孔径平面波前形变的导数函数，即可通过对小孔径成像结果横向偏移量做积分，求得入射光的波前畸变的相位大小。
如图7，为本申请一个实施例的波前畸变导致子孔径图像产生横向偏移的原理示意图。入射光波前函数为φ0(x,y)，经光学***的光学畸变或者三维样本的组织散射后变为φ(x,y)，各小孔径分别对应不同的横向偏移量，横向偏移向量与波前畸变相位所对应的导数函数关系如图中公式所示。
进一步地，在本申请的一个实施例中，基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变，包括：在预设三维重建算法中，对横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
可以理解的是，在本申请实施例中，可通过上述步骤中所得图像偏移向量
和
在三维重建算法中先对原始测量数据进行横向偏移的补偿，从而由补偿后的数据继续实施后续的三维重建算法，进而解出样本的三维信息，并将偏移向量应用于下一次迭代的三维重建算法中。
本申请实施例可以在预设三维重建算法中，对横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建，从而提高了图像的分辨率和质量，使多光子成像更加具有实用性。
根据本申请实施例提出的用于多光子成像的数字自适应光学方法，可以根据数字自适应光学，基于各小孔径图像产生的横向偏移向量，补偿***光学畸变并进行样本信息的三维重建，从而实现了高分辨率与高体成像速度的多光子成像，提升了光学***的鲁棒性和实用性，使成像效率更高。由此，解决了相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低等问题。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的用于多光子成像的数字自适应光学装置。
图8是本申请实施例的用于多光子成像的数字自适应光学装置的结构示意图。
如图8所示，该用于多光子成像的数字自适应光学装置10包括：采集模块100、计算模块200和成像模块300。
其中，采集模块100，用于基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果。
计算模块200，用于基于小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息。
成像模块300，用于基于三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据横向偏移向量补偿光学畸变。
进一步地，在本申请的一个实施例中，成像模块300包括：校正单元。
其中，校正单元，用于将由横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
具体地，在本申请的一个实施例中，横向偏移向量与波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
进一步地，在本申请的一个实施例中，成像模块300包括：补偿单元。
其中，补偿单元，用于在预设三维重建算法中，对横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
需要说明的是，前述对用于多光子成像的数字自适应光学方法实施例的解释说明也适用于该实施例的用于多光子成像的数字自适应光学装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的用于多光子成像的数字自适应光学装置，可以根据数字自适应光学，基于各小孔径图像产生的横向偏移向量，补偿***光学畸变并进行样本信息的三维重建，从而实现了高分辨率与高体成像速度的多光子成像，提升了光学***的鲁棒性和实用性，使成像效率更高。由此，解决了相关技术中，在获取畸变相位前需预先对成像环境进行测量，导致***成像速度下降，且补偿波前畸变过程依赖有源光学器件，使得光学***复杂性提高，无法快速实现高质量的多光子成像，降低了光学***的成像效率，实用性较低等问题。
图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器901、处理器902及存储在存储器901上并可在处理器902上运行的计算机程序。
处理器902执行程序时实现上述实施例中提供的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口903，用于存储器901和处理器902之间的通信。
存储器901，用于存放可在处理器902上运行的计算机程序。
存储器901可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器901、处理器902和通信接口903独立实现，则通信接口903、存储器901和处理器902可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选地，在具体实现上，如果存储器901、处理器902及通信接口903，集成在一块芯片上实现，则存储器901、处理器902及通信接口903可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器902可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于多光子成像的数字自适应光学方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果；
基于所述小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息；以及
基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变，包括：
将由所述横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述横向偏移向量与所述波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变，包括：
在所述预设三维重建算法中，对所述横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
5.一种用于多光子成像的数字自适应光学装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于基于双光子合成孔径显微镜，利用经过预设衍射极限尺寸小孔约束后的小孔径激发光束，采集不同视角的三维样本投影，生成不同视角的小孔径成像结果；
计算模块，用于基于所述小孔径成像结果，计算成像过程中的***畸变或组织散射带来的波前畸变相位引起不同子孔径的图像产生的横向偏移向量，并获取满足预设分辨率条件的三维样本信息；以及
成像模块，用于基于所述三维样本信息得到三维重建结果的过程中，根据所述横向偏移向量补偿光学畸变。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述成像模块包括：
校正单元，用于将由所述横向偏移向量确定的波前畸变相位应用到预设三维重建算法中***点扩散函数的生成中。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述横向偏移向量与所述波前畸变相位的导数函数满足以下关系：
其中，Δφ为畸变相位变化量，φ(x,y)为畸变后的入射光波前函数，
为每个小孔径图像在图像X轴上的偏移向量，/>
为每个小孔径图像在图像Y轴上的偏移向量。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述成像模块包括：
补偿单元，用于在所述预设三维重建算法中，对所述横向偏移向量进行补偿，再进行三维重建。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4任一项所述的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
10.一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，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的用于多光子成像的数字自适应光学方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310214960.7A CN116338945A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310214960.7A CN116338945A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116338945A true CN116338945A (zh) | 2023-06-27 |
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ID=86878249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310214960.7A Pending CN116338945A (zh) | 2023-03-07 | 2023-03-07 | 用于多光子成像的数字自适应光学方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2023
- 2023-03-07 CN CN202310214960.7A patent/CN116338945A/zh active Pending
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