[发明专利]基于sCMOS的共聚焦超分辨成像系统和方法

权利要求书

1.一种基于sCMOS的共聚焦超分辨成像方法，其特征在于，包括：

步骤1：通过扫描样本，获取各扫描点对应的子图像；

步骤2：确定所述子图像的激发光中心；

步骤3：为各子图像添加虚拟小孔，其中，虚拟小孔是指窗函数；

步骤4：像素重分配；

步骤5：组合虚拟小孔内像元采集到的像素形成分图像，并对所述分图像作去卷积处理；

步骤6：将各分图像合成最终的图像；

扫描样本共获得N个扫描点，每个扫描点在sCMOS上所形成子图像的像元个数为N₁×N₂，则共获取了N×N₁×N₂个像素值S^k_i,j(1≤k≤N,1≤i≤N₁,1≤j≤N₂)；

N为大于等于2的正整数；

N₁为大于等于2的正整数；

N₂为大于等于2的正整数；

表示对应第k个扫描点的第i行第j列的像元的像素值；

选取各子图像中像素值最大的像元作为激发光中心，激发光中心的行列坐标位置为(u,v)，则：

表示对应第k个扫描点的第m行第n列的像元的像素值；

m与n的取值范围1≤m≤N₁；1≤n≤N₂；

以激发光中心为中心轴，对各子图像添加虚拟小孔，获得窗函数图像；

子图像的像素矩阵为S，添加的窗函数H为：

获得的与窗函数卷积以后的像素矩阵S₁为：

S₁(i,j)＝H(i,j)S(i-u,j-v)

S(i,j)表示子图像的像素矩阵S中第i行第j列处的像素值；

H(i,j)表示窗函数H中第i行第j列处的值；

S₁(i,j)表示子图像的像素矩阵S与窗函数H卷积以后的像素矩阵S₁中第i行第j列处的像素值；

S(i-u,j-v)表示子图像的像素矩阵S中第i-u行第j-v列处的像素值；

所述像素重分配的步骤包括：

以激发光中心像元(u,v)为中心轴，令各子图像中的其它像元向中心轴靠拢，使得行列坐标为(i₁,j₁)的像素被分配到行列坐标(i₂,j₂)，则

[]表示向上取整

对于激发光中心周围像元，若分配到2个以上的像素，则对这些像素的像素值取平均值作为像元的像素值；

p为分配到位置点(i₂,j₂)像素个数

表示对应第k个扫描点的第i₂行第j₂列的像元的像素值；

表示位置为第k个扫描点的第i₂行第j₂列的像元分配到的第p个像素的像素值。

2.根据权利要求1所述的基于sCMOS的共聚焦超分辨成像方法，其特征在于，设虚拟小孔由K个像元组成，针对每个像元，由N个扫描点形成原图像的K个分图像：

M_q表示由N个扫描点形成原图像的第q个分图像；

表示应第k个扫描点的第i行第j列的像元的像素值。

3.根据权利要求2所述的基于sCMOS的共聚焦超分辨成像方法，其特征在于，对各像元形成的分图像进行去卷积处理，并获得相应的点扩散函数：

{PSF₁,PSF₂,PSF₃,…PSF_K}

PSF_K表示第K个像元的点扩散函数；

由虚拟小孔内的各像元形成的分图像合成最终的图像时，以各个像元的点扩散函数作为权值参考，对各个分图像进行加权求和，获取最终的图像M：

FWHM()表示点扩散函数的半峰全宽值；

PSF_q表示第q个像元的点扩散函数；

PSF_m表示第m个像元的点扩散函数。

4.根据权利要求1所述的基于sCMOS的共聚焦超分辨成像方法，其特征在于，所述的基于sCMOS的共聚焦超分辨成像方法是权利要求1或2所述的基于sCMOS的共聚焦超分辨成像系统获取的图像的后处理方法。