结构光照明显微的结构光空间频率和相位测定算法

张尹馨，邓嘉俊，费建阳

(1. 光电信息教育部重点实验室(天津大学)，天津300072；2. 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072)

在生命科学研究领域，超分辨显微成像技术蓬勃发展，并且获得了超过衍射极限的成像分辨率[1-3].在这些技术中，结构光照明显微(structured illumination microscopy，SIM)因为其成像速度高、光毒性低和对荧光特性要求少等优点而得到广泛应用[4-7]．在SIM 中，使用周期性的结构光照明样品后，可以将原本位于光学传递函数(optical transfer function，OTF)支持域外的高频信息移动到OTF 支持域内，此时被移动的高频信息与低频信息混合形成混频信息．图像重建算法可分离低频和高频信息，并将高频信息移位，使之与低频信息合并形成扩展频谱．最后对拓展频谱进行傅里叶逆变换得到重建的超分辨图像[8-10]．

准确测定结构光的相位和空间频率对于分离和移动高频信息至关重要，也是重建超分辨率图像的关键[11-13]．有关空间频率和相位测定算法已有诸多报道，如迭代自相关算法(iterative auto-correlation algorithm，IAC)、迭代正弦相关算法(iterative sinusoidal correlation algorithm，ISC)[14]、峰值相位算法(phase of the peaks algorithm，POP)[15]、自相关算法(autocorrelation algorithm，AC)[16]和频谱分量互相关算法(spectral-components cross-correlation algorithm，SCC)等[17-18]．在结构光调制度较高时，这些算法均能准确计算结构光的空间频率和相位，然而并非所有SIM系统都能获得理想的结构光调制度．投影式SIM 系统[19]因其结构简单，图像采集速度快，相比结构复杂的干涉式SIM 系统[20]应用更为广泛．但是投影式 SIM 系统所生成的结构光调制度会受到物镜OTF 的影响，且随着结构光空间频率和成像深度的增加而减小．此外，当前SIM 系统……