[发明专利]用于密集随机采样成像的系统和方法

权利要求书

1. 一种成像系统，包括：

光检测子系统，照射样本或部分样本以激活所述样本内的光发射器，从所述光发射器激发光发射，并记录一段时间上所述样本或所述部分样本内的光发射器的中间输出图像；

图像生成子系统，处理所述中间输出图像以识别并记录所述样本或所述部分样本内的所述光发射器的初始确定的位置，并且迭代地计算根据光发射器位置模型计算的输出图像，以便对所述中间输出图像中的交叠光发射器图像消歧以产生包含所述样本或所述部分样本内所述光发射器的位置指示的合成图像；以及

图像判读子系统，迭代地将几何图元拟合到由所述图像生成子系统产生的所述合成图像，以便产生所述样本或所述部分样本的一个或多个精细化和判读的图像。

2. 如权利要求1所述的成像系统，其中所述光检测子系统包括荧光显微术光学子系统。

3. 如权利要求2所述的成像系统，其中所述光发射器是荧光团，所述荧光团通过暴露于第一频率的光由照射激活并且通过暴露于第二频率的光被激发以发射荧光。

4. 如权利要求3所述的成像系统，其中所述光发射器是荧光团，所述荧光团通过暴露于第一频率的光被激活并且通过暴露于第二频率的光被激发以发射荧光。

5. 如权利要求1所述的成像系统，其中所述图像生成子系统通过下述步骤来处理每个中间图像：

从所述中间图像滤除噪声以产生经噪声滤除的中间图像；

从所述经噪声滤除的中间图像中选择局部极大值；

从所选择的局部极大值中选择光发射器；以及

对交叠光发射器图像消歧以便将任何附加的所检测的光发射器添加到所选择的光发射器位置。

6. 如权利要求5所述的成像系统，其中所述图像生成子系统通过对所述中间图像应用高斯滤波器，从所述中间图像中滤除噪声。

7. 如权利要求5所述的成像系统，其中所述图像生成子系统通过选择具有比所述中间图像中所有相邻像素或体素更高的相关联强度值的像素或体素，从经噪声滤除的中间图像中选择局部极大值。

8. 如权利要求5所述的成像系统，其中所述图像生成子系统通过下述步骤从所选择的局部极大值中选择光发射器：

作为在所述图像中的所述局部极大值的邻域上计算的曲率和所述局部极大值的邻域的平均强度之积，计算每个局部极大值的光点度量；以及

选择所计算的光点度量大于阈限值的那些局部极大值作为光发射器。

9. 如权利要求5所述的成像系统，其中所述图像生成子系统通过下述步骤对交叠光发射器图像消歧，以便将任何附加的所检测的光发射器添加到所选择的光发射器：

将所述光发射器划分成各包括一个或多个初始光发射器的簇；以及

对于每个簇，迭代地：

将所选择的初始光发射器的伙伴插入到所述簇中，

将初始光发射器位置和所述伙伴位置拟合到所述簇的观测强度，

计算所述簇的计算图像，

根据所述计算图像和观测图像来计算残差统计，以及

当统计测试指示对于包含所述伙伴的所述簇计算的所述残差统计好于在插入所述伙伴之前对于所述簇计算的残差统计时，将所述伙伴添加到所述簇。

10. 如权利要求9所述的成像系统，其中计算所述簇的计算图像包含将每个光发射器和所述伙伴建模为参数化的高斯强度分布。

11. 如权利要求1所述的成像系统，其中每个中间图像包括相对于所述成像系统的光轴在样本位置范围上获得的若干二维图像。

12. 如权利要求1所述的成像系统，其中所述图像判读子系统通过下述步骤迭代地将几何图元拟合到由所述图像生成子系统产生的所述合成图像，以便产生所述样本或所述部分样本的一个或多个精细化和判读的图像：

迭代地：

选择当前考虑的分层处理级的几何元素集合；

递归地将来自所述几何元素集合的几何元素拟合到来自前一迭代的中间精细化图像，或在第一迭代中拟合到由所述图像生成子系统产生的所述合成图像，以产生一个或多个候选精细化图像；以及

选择候选精细化图像供在随后迭代或在最终迭代中处理，作为一个或多个精细化和判读的图像。