【摘 要】
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结构光显微（SIM）是一种宽场、高效的超分辨成像技术,具有低光毒性、成像速度快、无需特殊荧光标记的特点,在活细胞成像领域有着不可比拟的优势。而许多生命活动转瞬即逝,当前的成像速度会错过很多重要的细胞内部作用机理,提高时间分辨率对于细胞器之间、内部作用机理的观察有着重要作用,重建速率的改善也利于实现细胞实时成像。目前主流SIM系统在硬件性能和系统同步效率上已经充分优化,提升空间有限,而重构算法仍需大
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结构光显微（SIM）是一种宽场、高效的超分辨成像技术,具有低光毒性、成像速度快、无需特殊荧光标记的特点,在活细胞成像领域有着不可比拟的优势。而许多生命活动转瞬即逝,当前的成像速度会错过很多重要的细胞内部作用机理,提高时间分辨率对于细胞器之间、内部作用机理的观察有着重要作用,重建速率的改善也利于实现细胞实时成像。目前主流SIM系统在硬件性能和系统同步效率上已经充分优化,提升空间有限,而重构算法仍需大量计算,影响成像实时性。为了有效改善时间分辨率和重建速度,本文针对结构光显微重建算法展开研究,通过减少重建所需原始图像帧数来实现重建速度和时间分辨率的提升,完成的主要工作如下:1.提出了一种基于部分频谱实现的超分辨图像重构方法。该方法利用SIM图像中频谱的相似性,通过宽场荧光图像对低频信息进行估计,进而相减分离出高频信息,每个方向上获取相移为π的2张SIM图像,三个方向共计6帧原始图像即可重构出超分辨图像。2.通过MATLAB模拟实现了部分频谱算法的图像重构,优化了相位、条纹频率和反卷积等参数的求解方法,加快了重建速率,提升了图像质量。3.比较了部分频谱法与其他SIM重构算法的超分辨图像效果。模拟分析结果表明,部分频谱法能够获取与标准SIM重构算法相似的图像分辨率,并且重建速率提升约为5倍。4.通过采集牛肺内皮细胞和荧光微球的SIM图像对部分频谱法的超分辨效果进行验证。实验结果表明,本文提出的部分频谱法能够有效提升空间分辨率,并且在信噪比较好的条件下能获得和标准SIM相当的超分辨效果。
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