[发明专利]单曝光下多色荧光成像的方法和系统

说明书

本发明公开了一种单曝光下多色荧光成像的方法和系统，该方法包括：将荧光样本通过物镜在像平面上进行放大，以在所述物镜的焦平面上获得第一实像；在所述物镜的焦平面上设置反射镜，并通过4f系统和设置在所述4f系统中光栅将所述第一实像进行光谱分离；通过采集装置获取光谱离后的图像；其中，所述反射镜设置在所述4f系统的前焦平面上，所述光栅设置在所述4f系统中间的焦平面上。本发明具有如下优点：提升了多光谱荧光显微技术中的成像速率。

技术领域

本发明涉及计算摄像领域，特别涉及一种单曝光下多色荧光成像的方法和系统。

背景技术

荧光显微技术在生命科学领域中有着广泛的应用。比如研究某种生命结构的转移特性时，通常需要对其植入某种荧光蛋白，对其进行追踪。同时，生命结构自身荧光的变化也在某种程度上能够体现生命体性质的变化。因此，对荧光显微技术的研究将能够大大推动生命科学的发展。

当前的荧光显微技术主要包含共聚焦荧光显微、双光子荧光显微等，其都是使用特定的激光对样本集进行荧光激发，在采集端使用相机传感器收集荧光信号。在许多研究领域，比如拉曼光谱的研究中，谱线的分裂将能够体现出物质的特性，因此，对荧光信号进行光谱分离，进行多光谱成像有着很深的研究意义。

目前的多光谱显微技术主要的缺点为会牺牲空间分辨率和时间分辨率。对此可以每次在传感器前添加不同的窄带滤波片进行采集，这种方法会增加采集时间，并且难以获得较高的光谱分辨率。对此开可以对相机像素进行分组，并使用光栅分光，但是这种技术在获得光谱分辨率的同时，以同样的倍数降低了空间分辨率。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种单曝光下多色荧光成像的方法，以提升多光谱荧光显微技术中的成像速率。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种单曝光下多色荧光成像的方法，包括以下步骤：S1：将荧光样本通过物镜在像平面上进行放大，以在所述物镜的焦平面上获得第一实像；S2：在所述物镜的焦平面上设置反射镜，并通过4f系统和设置在所述4f系统中光栅将所述第一实像进行分离；S3：通过采集装置获取分离后的图像；其中，所述反射镜设置在所述4f系统的前焦平面上，所述光栅设置在所述4f系统中间的焦平面上。

进一步地，所述光栅通过对不同波长的光发生对应的不同角度的偏转，以实现分光。

进一步地，所述采集装置通过卷积算法实现光谱的分离。

根据本发明实施例的单曝光下多色荧光成像的方法，在普通的荧光显微镜结构的物镜的后级添加一个4f系统，在中间使用光栅进行光谱分离，同时在傅里叶域上进行调制。最后使用解卷积算法在传感器到的图片上进行光谱分离，该方法提升了多光谱荧光显微技术中的成像速率。

本发明的另一个目的在于提出一种单曝光下多色荧光成像的系统，以提升多光谱荧光显微技术中的成像速率。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种使用单曝光下多色荧光成像的系统，包括：物镜，用于对荧光样本进行放大，以在所述物镜的焦平面上获得第一实像；反射镜，设置在所述物镜的焦平面上；4f系统和光栅，所述反射镜设置在所述4f系统的前焦平面上，所述光栅设置在所述4f系统中间的焦平面上，所述4f系统和光栅用于对将所述第一实像进行分离；采集装置，用于获取分离后的图像。

进一步地，所述光栅通过对不同波长的光发生对应的不同角度的偏转，以实现分光。

进一步地，所述采集装置通过卷积算法实现光谱的分离。

根据本发明实施例的单曝光下多色荧光成像的系统，在普通的荧光显微镜结构的物镜的后级添加一个4f系统，在中间使用光栅进行光谱分离，同时在傅里叶域上进行调制。最后使用解卷积算法在传感器得到的图片上进行光谱分离，该系统提升了多光谱荧光显微技术中的成像速率。