超分辨光學(xué)波動(dòng)顯微成像技術(shù)研究.pdf

1、超分辨熒光波動(dòng)顯微技術(shù)(Super-resolution Optical Fluctuation Imaging，SOFI)以熒光波動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，獲取超分辨圖像。通過拍攝一段連續(xù)的圖像序列，使用累積算法對(duì)熒光波動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析比較圖像序列在這段時(shí)間內(nèi)每個(gè)像素點(diǎn)的熒光強(qiáng)度閃爍情況，根據(jù)階數(shù)不同，得到不同程度的超分辨圖像，具有成像速度較快、信噪比較高、光毒性較小、系統(tǒng)復(fù)雜度較低等優(yōu)點(diǎn)，可長時(shí)間觀測(cè)活體生物樣本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)熒光分子高

2、速成像。通過此課題研究的展開，可以提高SOFI成像的實(shí)時(shí)性，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，也為將來儀器的研發(fā)提供理論指導(dǎo)。
　　本文在對(duì)SOFI技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，分別從SOFI成像原理，圖像重構(gòu)算法及實(shí)驗(yàn)裝置三個(gè)方面對(duì)超分辨光學(xué)波動(dòng)顯微成像技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。主要研究內(nèi)容為:(1)對(duì)SOFI成像理論深入研究，結(jié)合SOFI成像條件，分析SOFI圖像重構(gòu)算法原理、樣本的光學(xué)特性和有效像元尺寸對(duì)圖像的影響。(2)研究了兩種提高SOFI圖像空間分辨率

3、的圖像重構(gòu)算法，高階SOFI算法和傅里葉SOFI算法。對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，分析兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)及局限性。(3)為了提高SOFI算法的實(shí)時(shí)性，提出基于空間disk濾波的SOFI算法。對(duì)獲取的多幀圖像先進(jìn)行濾波處理，再根據(jù)多幀圖像中熒光粒子的時(shí)間自相關(guān)性進(jìn)行SOFI算法處理，可快速得到高信噪比的超分辨圖像。通過數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了基于空間高斯disk濾波的SOFI算法可以在低信噪比的圖像序列中快速得到信噪比較高的超分辨圖像。(4)基于倒置熒光顯微