基于压缩感知storm超分辨成像与像素的关系!.pdfVIP

第３６卷 第３期 电 子 显 微 学 报 Ｖｏｌ.３６，Ｎｏ.３ ２０１７年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ ２０１７-０６ 文章编号：１０００-６２８１（２０１７）０３-０２６４-０９ 基于压缩感知 ＳＴＯＲＭ超分辨成像与像素的关系 １，２，３ １，３ 程 涛 ，陈丹妮 （１． 深圳大学光电工程学院，光电子器件与系统（教育部／ 广东省）重点实验室，广东深圳５１８０６０； ２． 广西科技大学汽车与交通学院，广西柳州５４５００６；３． 深圳大学光电工程学院， 深圳生物医学光学微纳检测与成像重点实验室，广东深圳５１８０６０） 摘 要 针对基于压缩感知ＳＴＯＲＭ （ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）超分辨成像效果差的不足，提出 采用高分辨相机改善基于ＰＳＦ测量矩阵性能的方法。 该方法能够改善基于ＰＳＦ 测量矩阵的约束等距性（ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｉｓｏｍｅｔｒｙ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ＲＩＰ），从而达到提高重构效果的目的。 实验结果表明，采用高分辨相机后基于ＰＳＦ （ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）测量矩阵的列不相关性更好，重构能力、定位准确度和识别率都得到极大改善。 同时探讨了以传统指标体 系评价基于压缩感知的超分辨重构质量的优劣和适用性。 发现匈牙利法和质心法的组合方案较能反应真实的基 于压缩感知的超分辨重构效果。 关键词 压缩感知；随机光学重构显微；点扩散函数；超分辨显微成像 中图分类号：ＴＰ３９１；ＴＮ１６ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０.３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００-６２８１.２０１７.０３.０１１ 尽管电子显微镜与Ｘ射线显微镜都能达到纳 辨成像中的单分子荧光成像奠定基础。 荧光分子能 米甚至更高的分辨率，但很难用于活体生物样品的 够吸收一种波长的光，放射出另外一种波长的光。 观察。 近场成像基于倏逝场探测能够在远小于波长 荧光是一种光致冷发光现象，荧光分子寿命有限，发 ［５］ 的距离上显示局部变化，可获纳米量级的分辨率。 光只能持续一段时间 。 原子力显微镜和扫描隧道显微镜也是沿物体表面进 受激发射耗损显微术 （ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ［６］ 行扫描并重构图像。 这些技术尽管避免了远场衍射 ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ，ＳＴＥＤ） 和ＲＥＳＯＬＦＴ（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｓａｔｕｒａｂｌｅ ［７］ 带来的Ａｂｂｅ分辨率极限，但仅限于细胞膜表面成 ｏｐｔｉｃａｌ ｌｉｎｅａｒ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ） 的分辨率与 像，无法用于活体细胞和细胞内成像［１－２］。 激发光和耗损光强度有关。 ＳＴＥＤ在激发光周围套 基于可见光波段对活体细胞等微观生命动态过 上一圈耗损光，使周围的分子处于耗损态不发光。 程做实时可视无损的超分辨显微成像在生物医学等 通过缩小衍射斑来提高空间分辨率达纳米水平。 轴 领域有着广泛应用和需求。 可见光波段的远场光学 向分辨率可达３３ ～６０ ｎｍ，横向分辨率可达 １６ｎｍ。 显微镜具有非接触、无损伤、可探测样品内部的优