【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于超分辨，涉及一種漂移矯正方法和裝置，用于對亞十納米超分辨成像中的樣品位置進行三維高精度實時矯正。
技術介紹
1、所有顯微鏡都會受到溫度或機械不穩定性等因素的影響，這些不穩定性會導致裝置出現不希望的偏差。對于顯微鏡來說，最關鍵的是樣品相對于顯微鏡物鏡的位移，通常稱為樣品漂移。制造精良的顯微鏡通常會產生每分鐘幾納米的樣品漂移。對于大多數分辨率為衍射極限尺寸的顯微成像系統，以及受激輻射損耗顯微（sted）等快速超分辨顯微方法來說，這種漂移水平微不足道；但對于單分子定位顯微（smlm）以及最近提出的最小光通量顯微（minflux），還有基于sted的單分子定位技術（minsted），這些旨在實現10納米以下分辨率的慢速超分辨方法來說，樣品漂移會極大地影響其成像質量和成像結果。
2、校正樣本漂移基本上有兩種方法：后處理校正和測量中的主動校正。smlm中經常使用的后處理漂移校正包括通過后續圖像之間的相關性來確定樣本運動。這種校正只能補償長時漂移，因為必須使用多幀圖像才能獲得質量足夠高的部分圖像，從而進行合理的關聯。在樣品中引入標記物（通常為微米或納米顆粒），通過散射、光致發光、熒光探測或透射檢測等方式，可獲得更精確的校正，然后在采集后分析中用于校正樣本位置。通常使用的標記物越多，校正就越精確。利用dna折紙作為標記物和粒子平均算法的先進后處理漂移校正方法使?dna-paint的分辨率達到了5納米以下，但這種方法要求每個視場除了生物結構外，還要有數百個dna折紙。后處理漂移校正僅限于平面內的橫向漂移（xy），應輔以軸
技術實現思路
1、本專利技術提出了一種創新的三維亞納米精度漂移矯正方法，通過對壓電納米平臺在x、y、z三軸方向上的運動進行精確控制，并利用先進的互相關算法和快速傅里葉變換技術，通過實時監測和分析圖像序列中的微小變化，采用高效的計算模型和反饋機制，計算得到平臺的即時位置偏差；直至實現對平臺位置的精確矯正，確保了在長時間運行中維持亞納米級的穩定性和重復性，從而顯著提高了精密定位系統的性能和可靠性。
2、第一方面，本申請提供了一種三維高精度實時漂移矯正方法，該方法包括以下步驟：
3、s1.?使用相機獲取初始圖像；
4、s2.?建立初始圖像的軸向堆棧；
5、s3.?利用線性擬合算法對軸向堆棧進行分析，以確定圖像的初始位置；
6、s4.?對每個后續圖像進行實時采集，并使用互相關算法計算圖像間的相對位移；
7、s5.?根據所述相對位移，通過壓電納米位移臺對樣本或光學系統進行微調，以實現亞納米級的精確定位和漂移矯正。
8、第二方面，本申請提供了一種電子設備，包括：存儲器，其上存儲有程序代碼；處理器，其與所述存儲器聯接，并且當所述程序代碼被所述處理器執行時，實現上述方法。
9、第三方面，本申請提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有程序指令，所述程序指令被執行時實現上述方法。
10、第四方面，本申請提供了一種計算機程序產品，包括計算機程序/指令，該計算機程序/指令被處理器執行時實現上述方法。
11、相對于現有技術，本專利技術具有以下技術優勢：
12、1）亞納米級精度的漂移矯正能力：本申請利用先進的互相關算法和高速傅里葉變換（fft）技術，實現了在三維空間內亞納米級別的漂移矯正。這一精度的實現顯著提高了精密儀器和設備的穩定性和可靠性，尤其是在要求極高的科研和工業應用中，如生物醫學成像和精密工程領域。通過減少或消除由于環境變化等因素引起的漂移，該方法確保了長時間操作中的持續穩定性和數據的準確性。
13、2）實時性能與高效處理：本申請采用實時數據處理和快速算法執行，使得在高速成像和動態監測應用中能夠即時響應和校正漂移。通過利用圖形處理單元（gpu）加速計算，該方法大幅縮短了數據處理時間，提高了矯正效率，使得在視頻幀率甚至更高幀率的數據采集中實現亞納米級的實時漂移矯正成為可能。
14、3）系統兼容性與靈活性：本申請設計考慮了與現有設備的兼容性，能夠輕松集成到多種不同的壓電納米位移臺和成像系統中，無需復雜的硬件改造。其靈活性和模塊化設計使得用戶可以根據具體應用需求調整參數和設置，如矯正精度、響應速度等，從而在不同的操作環境和條件下實現最佳性能。
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1.一種三維高精度實時漂移矯正方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的線性擬合算法為最小二乘擬合，用于確定軸向堆棧中每個圖像的位置。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的互相關算法包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的漂移矯正過程是實時進行的，并且與成像過程同步。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，
6.如權利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括用于存儲和記錄漂移矯正數據的系統，以便進行歷史數據分析和性能監控。
7.如權利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括用戶界面，用于實時顯示矯正狀態和調整矯正參數。
8.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器，其上存儲有程序代碼；處理器，其與所述存儲器聯接，并且當所述程序代碼被所述處理器執行時，實現如權利要求1至7中任一項所述的方法。
9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，其上存儲有程序指令，所述程序指令被執行時實現如權利
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序/指令，其特征在于，該計算機程序/指令被處理器執行時實現如權利要求1至7中任意一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種三維高精度實時漂移矯正方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的線性擬合算法為最小二乘擬合，用于確定軸向堆棧中每個圖像的位置。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的互相關算法包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的漂移矯正過程是實時進行的，并且與成像過程同步。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，
6.如權利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括用于存儲和記錄漂移矯正數據的系統，以便進行歷史數據分析和性能監控。
【專利技術屬性】
技術研發人員：李傳康，陳達如，盧禹先，匡翠方，
申請(專利權)人：浙江師范大學，
類型：發明
國別省市：
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