[发明专利]宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法及系统

权利要求书

1.一种宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

拍摄荧光小球焦栈，并对拍摄的荧光小球焦栈图像进行去噪及荧光小球的筛选，以得到荧光小球的三维光场分布；

根据所述荧光小球的三维光场分布计算相机的不同离焦距离处二维点扩散函数；

根据所述荧光小球在不同离焦距离处的能量分布，以相同的比例对各个二维点扩散函数进行加权，使所述不同离焦距离处的二维点扩散函数的能量之比与小球各层能量之比相同，对所述相机的不同离焦距离处二维点扩散函数进行合并，以得到宽场荧光显微镜的三维点扩散函数。

2.根据权利要求1所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法，其特征在于，所述对拍摄的荧光小球焦栈图像进行去噪及荧光小球的筛选，以得到荧光小球的三维光场分布，包括：

对所述荧光小球焦栈图像进行时域滤波和背景噪声的去除；

筛选不满足预定形态的荧光小球，并剔除与所述荧光小球混淆的残余噪声，以得到所述荧光小球的三维光场分布。

3.根据权利要求2所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法，其特征在于，所述筛选不满足预定形态的荧光小球，并剔除与所述荧光小球混淆的残余噪声，以得到所述荧光小球的三维光场分布，包括：通过对所述荧光小球焦栈图像进行二值化处理，以剔除形状不规则的荧光小球，并通过对二值化后的图像进行膨胀处理以剔除聚集成团或距离过近的荧光小球，以及根据所述二值化后的图像的灰度值随离焦距离的变化特点剔除与荧光小球混淆的残余噪声。

4.根据权利要求1所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法，其特征在于，所述根据所述荧光小球的三维光场分布计算相机的不同离焦距离处二维点扩散函数，包括：

对距离物镜的距离超过预定距离的平面，根据高斯分布拟合得到二维点扩散函数；

对距离物镜的距离未超过预定距离的平面，根据圆环分布直接求取二维点扩散函数。

5.根据权利要求1所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量方法，其特征在于，相机的不同离焦距离处二维点扩散函数的能量由荧光小球特定区域内的像素值之和表征。

6.一种宽场荧光显微镜的点扩散函数测量系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于拍摄荧光小球焦栈，并对拍摄的荧光小球焦栈图像进行去噪及荧光小球的筛选，以得到荧光小球的三维光场分布；

二维点扩散函数计算模块，用于根据所述荧光小球的三维光场分布计算相机的不同离焦距离处二维点扩散函数；

三维点扩散函数生成模块，用于根据所述荧光小球在不同离焦距离处的能量分布，以相同的比例对各个二维点扩散函数进行加权，使所述不同离焦距离处的二维点扩散函数的能量之比与小球各层能量之比相同，对所述相机的不同离焦距离处二维点扩散函数进行合并，以得到宽场荧光显微镜的三维点扩散函数。

7.根据权利要求6所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量系统，其特征在于，所述预处理模块包括：

去除模块，用于对所述荧光小球焦栈图像进行时域滤波和背景噪声的去除；

筛选剔除模块，用于筛选不满足预定形态的荧光小球，并剔除与所述荧光小球混淆的残余噪声，以得到所述荧光小球的三维光场分布。

8.根据权利要求7所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量系统，其特征在于，所述筛选剔除模块还用于通过对所述荧光小球焦栈图像进行二值化处理，以剔除形状不规则的荧光小球，并通过对二值化后的图像进行膨胀处理以剔除聚集成团或距离过近的荧光小球，以及根据所述二值化后的图像的灰度值随离焦距离的变化特点剔除与荧光小球混淆的残余噪声。

9.根据权利要求6所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量系统，其特征在于，所述二维点扩散函数计算模块还用于对距离物镜的距离超过预定距离的平面，根据高斯分布拟合得到二维点扩散函数，且对距离物镜的距离未超过预定距离的平面，根据圆环分布直接求取二维点扩散函数。

10.根据权利要求6所述的宽场荧光显微镜的点扩散函数测量系统，其特征在于，相机的不同离焦距离处二维点扩散函数的能量由荧光小球特定区域内的像素值之和表征。