[发明专利]图像重建方法、系统及结构照明显微镜

说明书

本申请公开了一种交叉式图像重建算法，其中，图像重建方法依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像；图像重建方法通过利用两个相邻时间点的原始图像集合来获得对于当前时间点的原始图像集合的N张原始图像的重建，以这种方式进行图像重建可以使得每个时间点中的原始图像被重复使用在多次重建图像的获取过程中，图像重建方法将结构照明显微镜的时间分辨率提高到相邻两个方向之间的采集时间间隔，对于具有N个方向的结构照明显微镜，图像重建方法相较于利用现有技术的图像重建方法，其时间分辨率提高了N倍。

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，更具体地说，涉及一种图像重建方法、系统及结构照明显微镜。

背景技术

结构照明显微镜(Structured Illumination Microscopy，SIM)是指利用结构光照射样品以获得一组不同调制相位的原始图像的成像系统，具有快速的数据采集速度、低的激发光强和空间超分辨率的优点，从而使得结构照明显微镜成为最适合活细胞成像的超分辨率显微光学器件。由于结构照明显微镜的成像性质，其在工作时需要依次获取N(N≥2)个方向的原始图像，其中一个方向的原始图像实现该方向样品除截止频率信息以外的频率信息的提取，对于具有N个方向结构光的结构照明显微镜，重建一副图像需要这N个方向的原始图像。

现有技术中的结构照明显微镜一般通过机械地旋转光栅实现多个方向的结构光照射，机械旋转光栅所占用的时间一般较长，这就导致了这种类型的结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快。为了解决机械旋转光栅占用时间长的问题，还有一些结构照明显微镜利用扫描振镜，空间光调制器和数字微镜阵列电控地改变结构光的方向。但是由于空间光调制器和数字微镜阵列的光利用率极低，导致这种结构照明显微镜的曝光时间较长，并没有很好的解决结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快这一问题。当利用扫描振镜时，仍有一些样品的变化速度比数据采集的速度快。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种图像重建方法、系统及结构照明显微镜，以解决结构照明显微镜的数据采集速度没有一些样品的变化速度快的问题。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种图像重建方法，应用于结构照明显微镜的图像重建过程，对于具有N个方向的结构照明显微镜，依次获取N个方向的原始图像，构成一个时间点的原始图像集合，其中N大于或等于2；所述图像重建方法包括：

获取两个相邻时间点的原始图像集合；

依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，对于具有N个方向的结构照明显微镜，获得N张重建图像，所述当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像为N个方向的原始图像，且在时间上连续；

所述第一预设数量由N向1以预设步长递减，所述第二预设数量由0向N-1以预设步长递增。

可选的，所述预设步长为1。

可选的，当N等于2时，一个时间点的原始图像集合包括依次获取的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像；

所述依次利用当前时间点的第一预设数量个方向的原始图像和下一时间点的第二预设数量个方向的原始图像进行图像重建，获得N张重建图像包括：

利用当前时间点的第一方向的原始图像和第二方向的原始图像进行图像重建，获得一张所述重建图像；

利用当前时间点的第二方向的原始图像和下一时间点的第一方向的原始图像进行图像重建，获得另一张所述重建图像。