裝置的工作過程。
[0073]如圖3所示，將運動物體樣品A放置在樣品臺104中的樣品池中。
[0074]照明設備101所發(fā)出的光線經(jīng)過第三透鏡102和聚光鏡103后投射在樣品池底部。運動物體樣品A以及超高分辨成像目標Bl、B2和B3所形成的圖像經(jīng)過成像物鏡105以及分光器106后，再經(jīng)過成像透鏡107和濾光鏡108后傳輸?shù)娇焖賵D像采集設備201。
[0075]該快速圖像采集設備201快速采集至少兩張圖像并傳輸?shù)接嬎阍O備202，由該計算設備202根據(jù)運動物體樣品上超高分辨成像目標Bl、B2和B3的位置設置包含超高分辨成像目標Bl、B2和B3的感興趣區(qū)域R0I，并進行標定。
[0076]該計算設備202獲取至少兩張圖像中的運動物體樣品和超高分辨成像目標的位置；分別對比至少兩張圖像中的運動物體樣品和超高分辨成像目標的位置，以獲取運動物體樣品和超高分辨成像目標的位移；根據(jù)運動物體樣品和超高分辨成像目標的位移以及獲取至少兩張圖像時的成像幀頻fs獲取運動物體樣品A的運動速度V、感興趣區(qū)域R0I的運動速度V1^以及超高分辨成像目標的運動速度V 1<3其中，成像幀頻匕與運動物體樣品A的運動速度V、擬拍攝區(qū)域Si的運動速度1、超高分辨成像目標的運動速度VjP超高分辨成像模塊的分辨率PPIS需要滿足以下條件:
[0077]V.-V.1/f^ PPI s
[0078]計算設備202根據(jù)上述公式獲取成像速率并傳輸給超高分辨成像模塊30，并根據(jù)獲取運動物體樣品A的運動速度V、擬拍攝區(qū)域Si的運動速度1、超高分辨成像目標的運動速度I獲取電控轉(zhuǎn)鏡401的角度傳輸給位置反饋控制模塊40。
[0079]位置反饋控制模塊40根據(jù)所接收到的角度信息調(diào)整電控轉(zhuǎn)鏡401的角度，以及時調(diào)整電控轉(zhuǎn)鏡401使成像拍攝區(qū)域Sp在運動物體樣品上快速移動，以使成像拍攝區(qū)域Sp與擬拍攝區(qū)域Si始終保持重合。
[0080]本發(fā)明實施例中還可以通過將位置信息傳輸給電控樣品臺104調(diào)整樣品的位置，使成像拍攝區(qū)域Sp與擬拍攝區(qū)域Si保持重合，從而消除擬拍攝區(qū)域Si的運動速度t的影響。
[0081]高分辨成像模塊30的成像速率通常與其成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸大小相關；在分辨率不變時，成像拍攝區(qū)域Sp越大，成像幀頻fs越小。超高分辨成像模塊30根據(jù)超高分辨成像模塊的分辨率PPIS、擬拍攝區(qū)域Si的運動速度V1^以及超高分辨成像目標的運動速度t獲取超高分辨成像模塊的成像幀頻f s以及成像拍攝區(qū)域Sp，進而減小或者消除(V -Vr)的影響。然后高分辨成像模塊30根據(jù)成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸對運動物體樣品A上超高分辨成像目標進行超高分辨成像。
[0082]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的用于快速運動物體的超高分辨成像裝置，通過獲取運動物體樣品以及超高分辨成像目標的位置與運動速度，并結(jié)合超高分辨成像模塊的分辨率獲取成像拍攝區(qū)域的面積，保證超高分辨成像速率；通過調(diào)整成像拍攝區(qū)域的位置以使與樣品上擬拍攝區(qū)域的位置保持重合，從而消除運動物體樣品的運動對超高分辨成像的影響。本發(fā)明可以快速、自動地對運動物體進行超高分辨成像，也可以自動分析運動物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，尤其適用于精子細胞、活體組織等各種運動對象的快速超高分辨成像。
[0083]還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
[0084]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于快速運動物體的超高分辨成像裝置，其特征在于，包括: 常規(guī)分辨率顯微成像模塊，用于顯示運動物體樣品和超高分辨成像目標以提供該運動物體樣品和超高分辨成像目標的位置和運動信息； 快速圖像采集與處理模塊，用于獲取超高分辨成像目標的運動速度t、感興趣區(qū)域ROI的運動速度t與位置以及成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸，并提供給位置反饋控制模塊和超高分辨成像模塊； 位置反饋控制模塊，用于調(diào)整所述成像拍攝區(qū)域Sp或者擬成像區(qū)域Si的位置，以使得擬拍攝區(qū)域Si與成像拍攝區(qū)域Sp保持重合； 超高分辨成像模塊，用于根據(jù)超分辨成像速率要求調(diào)整成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸，對運動物體樣品上超高分辨成像目標進行超高分辨成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，所述位置反饋控制模塊包括電控樣品臺以及依次設置在第一成像光路上的第一透鏡、第二透鏡和電控轉(zhuǎn)鏡，其中: 第一透鏡的一側(cè)設置有電控樣品臺，另一側(cè)設置有第二透鏡； 所述第二透鏡遠離該電控樣品臺的一側(cè)設置所述電控轉(zhuǎn)鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，通過設置所述第一透鏡與所述第二透鏡的位置以使電控轉(zhuǎn)鏡與常規(guī)分辨率顯微成像模塊中的成像物鏡入瞳成共軛關系Ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，所述快速圖像采集與處理模塊包括快速圖像采集設備和計算設備，其中: 所述快速圖像采集設備，用于采集運動物體樣品和超高分辨成像目標以提供該運動物體樣品和超高分辨成像目標的位置和運動信息； 所述計算設備，用于根據(jù)運動物體樣品和超高分辨成像目標的位置和運動信息以獲取超高分辨成像目標的運動速度t、感興趣區(qū)域R0I的運動速度t與位置以及成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，所述快速圖像采集設備采用圖像傳感器或者位置敏感探測器。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，所述計算設備根據(jù)以下公式獲取成像幀頻fs: Vll/PPKfs。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分辨成像裝置，其特征在于，所述常規(guī)分辨率顯微成像模塊包括:照明單元和成像單元: 所述照明單元包括依次設置在第二成像光路上的照明設備、第三透鏡和聚光鏡；所述第三透鏡的一側(cè)設置有所述照明設備，另一側(cè)設置有所述聚光鏡；在所述聚光鏡的遠離照明設備的一側(cè)設置有電控樣品臺； 所述成像單元包括依次設置在第二成像光路上的成像物鏡、分光器和第三成像光路上的成像透鏡、濾光鏡；所述成像物鏡的一側(cè)設置有電控樣品臺，另一側(cè)設置有所述分光器；所述分光器改變第二成像光路上的光線形成第三成像光路；所述成像透鏡設置在所述分光器的一側(cè)，另一側(cè)設置有所述濾光鏡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于快速運動物體的超高分辨成像裝置。該裝置包括：常規(guī)分辨率顯微成像模塊，用于顯示運動物體樣品和超高分辨成像目標以提供兩者的位置和運動信息；快速圖像采集與處理模塊，用于獲取超高分辨成像目標的運動速度Vi、感興趣區(qū)域ROI的運動速度Vr與位置以及成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸，并提供給位置反饋控制模塊和超高分辨成像模塊；位置反饋控制模塊，用于調(diào)整所述成像拍攝區(qū)域Sp或者擬成像區(qū)域Si的位置，以使得擬拍攝區(qū)域Si與成像拍攝區(qū)域Sp保持重合；超高分辨成像模塊，用于根據(jù)超分辨成像速率要求調(diào)整成像拍攝區(qū)域Sp的尺寸，對運動物體樣品上超高分辨成像目標進行超高分辨成像。本發(fā)明能夠消除物體運動對超高分辨成像的影響。
【IPC分類】G06K9/32, G02B27/58, G06T7/20
【公開號】CN105301794
【申請?zhí)枴緾N201510727726
【發(fā)明人】降雨強, 黃璐, 宋忠森, 石浩, 程良輝, 方義
【申請人】中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月30日