[发明专利]用于处理具有传感器相关噪声的成像数据的技术

说明书

一种用于对被传感器相关噪声所污染的成像数据进行处理的技术。描述了一种成像方法。在该成像方法中，获取由至少第一传感器元件和第二传感器元件获得的并且与被成像区域对应的成像数据。使参数化模型适合于成像数据。该参数化模型包括：由第一传感器元件在由第一传感器元件获得的成像数据的第一部分中生成的噪声的第一传感器相关模型；由第二传感器元件在由第二传感器元件获得的成像数据的第二部分中生成的噪声的第二传感器相关模型。第一传感器相关噪声模型与第二传感器相关噪声模型至少部分不同。

相关申请的交叉引用

本申请按照35 U.S.C.§119(e)要求于2013年3月15日提交的美国临时申请号No.61/786,796的权益，本申请的内容在法律允许的最大范围内通过引用合并到本文中。

技术领域

在本文中描述的技术总体上涉及图像处理。一些实施方式涉及对被传感器相关噪声所污染的成像数据进行处理。

背景技术

互补金属氧化物半导体(CMOS)相机将光信号(例如，可见光)转换成电信号，该电信号可以被处理以形成图像或确定被成像区域的属性。CMOS相机通常包括像素传感器的阵列(“像素”)，每个像素传感器包括用于将光信号转换成电信号的光敏区域以及用于对转换后的电信号进行放大和/或所转换的电信号提供给数据处理部件的读出结构。

CMOS相机可以将一些噪声引入与被成像区域对应的电信号。由CMOS相机引入的一种类型的噪声是“读出噪声”。指代由相机的读出电路(例如，放大电路，模拟至数字转换电路以及将像素的信号耦合至数据处理部件的电路)引入的噪声的读出噪声还可以被建模为具有高斯概率分布的随机变量。读出噪声被认为是“像素相关的”，这是因为CMOS相机的读出噪声的特性可以根据像素而变化。

由CMOS相机引入的另一种类型的噪声是“光子散粒噪声”或“散粒噪声”。散粒噪声由光子检测处理而产生，并且在当入射在像素的光敏区域上的光子的数目较小(例如，在低光条件下)时散粒噪声可能是显著的，散粒噪声可以被建模为具有泊松分布的随机变量。散粒噪声取决于入射光子的数目并且因而与输入信号相关联。

一些定量成像技术(例如单分子定位技术(例如，基于定位的纳米显微技术和/或单粒子追踪))依赖于对单个分子的准确且精确的定位。仅作为一个示例，单分子开关纳米显微(SMSN)技术用于通过随机地接通或关断单个分子来对单个分子进行定位(例如，以约10nm的量级的精度)。可以记录分子的闪烁子集的多个相机帧(例如，数百个、数千个或者甚至数万个相机帧)以获得具有约25nm至40nm的分辨率的单个图像。这样的图像的时间和空间分辨率受限于若干个因素，所述若干个因素包括每一帧由单个分子所发射的光子的数目、相机的敏感度(例如，量子效率)以及相机的读出速度。

发明内容

根据本公开内容的方面，提供了一种处理器实现的成像方法，所述成像方法包括：获取由至少第一传感器元件和第二传感器元件获得的并且与被成像区域对应的成像数据；以及使用处理器来使参数化模型适合于所述成像数据。该参数化模型包括：由第一传感器元件在由第一传感器元件获得的成像数据的第一部分中生成的噪声的第一传感器相关模型；以及由第二传感器元件在由第二传感器元件获得的成像数据的第二部分中生成的噪声的第二传感器相关模型。第一传感器相关噪声模型与第二传感器相关噪声模型至少部分不同。

在一些实施方式中，使参数化模型适合于成像数据包括：使用统计估算来使参数化模型适合于成像数据。

在一些实施方式中，成像方法还包括：确定第一传感器相关噪声模型和第二传感器相关噪声模型中的每一个的一个或更多个相应参数的一个或更多个值；以及使用第一传感器相关噪声模型和第二传感器相关噪声模型中的每一个的至少一个参数值来识别成像数据的至少一个子集以进行进一步处理，其中，使用统计估算来使参数化模型适合于成像数据包括：估算参数化模型的一个或更多个相应参数的一个或更多个值；以及利用相应的所估算出的一个或更多个值来表征成像数据的至少一个子集与具有一个或更多个参数的参数化模型之间的适合度。