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[人工智能]手把手教你如何获得光学成像系统的PSF(点扩散函数)——从beads成像到处理图像的经验分享

首先声明:仅发表个人理解,因为我的课题研究经历更多都是自己搜罗的资源,课题组其他人都没有做这个方向的,所以如果有不对的地方,欢迎评论区讨论。

1、样品的购买和制备

我们会使用beads,俗称荧光小球,它是一个点光源,具有一定的直径,一般是0.1um,0.2um,0.5um,1um等几个直径挡位,在不同的系统下,它能成像到的点扩散函数不一样,这是反应系统质量和参数的一个标准样本。

第一步是购买beads,一般会购买ThermoFisher的荧光小球,链接如下:

荧光微球,适用于多种生物学应用领域 | Thermo Fisher Scientific - CN

可以根据你所需要使用的系统选定波段和直径,对于一般商业的光学系统来说都是0.2um就够用的,也可以根据你研究领域的相关文献留意下使用的直径和波段;标注的505/515指的是激发波段/发射波段,也就是根据你系统的波长来选定。

第二步是制备beads,国外有一个视频讲解如何制备:

Measuring a Point Spread Function

也有b站搬运的:【搬运+自制字幕】如何测量显微镜点分布函数_哔哩哔哩_bilibili

制备beads需要注意以下几点:

①视频中稀释的倍数不一定是用于你的样本,因此稀释beads时可以设置几个梯度,比如1000倍、10000倍、100000倍,根据实际成像结果选择最终的梯度;

②视频中使用的酒精烘干和旋转的那个我都没有用,但是效果一样

③视频中采用了盖玻片,其实不采用也是一样的效果

2、成像

实际成像让我踩过的坑可太多了,大部分都是技术性错误,建议先用商业系统进行成像,看看beads的密度和亮度是否正常,尽管处理图像的时候只需要选用一个beads,但我总会采用画面上有遍布但不重叠的稀释梯度,它们像星星一样微弱地存在着。

如果beads正常,但你仍然看不到图像,别怀疑,就是你系统哪里搭错了或者成像步骤错了。

3、结果处理

成像后你会得到一个Z stack,那么如何获得系统的psf呢?

你可以使用比较快捷的插件直接处理图像获得psf,也可以自己写代码处理,这里我提供插件处理的方法:

MetroloJ [ImageJ Documentation Wiki]

下载插件后,将安装包放入imageJ的plugins文件中,重启imageJ,你会在plugin框中看到MetroloJ插件的。如果没有看到,那么再下载链接中的补充安装包。

然后使用ImageJ打开想要处理的文件

然后使用roi画出带有单个beads的区域

?

?然后image-->crop裁剪圈出来的区域

再点击plugin->metroloj->generate psf report,再填写完基本的波长信息后,就可以获得一份系统psf的文件,注意有可能会需要填写pixel的实际长度信息。

这样就可以获得实际系统的PSF,包括分辨率和焦深。

如果你对处理结果要求高的话,可以自己写代码(因为我代码挺懒的就不放出来了),或者直接画一条线处理,分辨率可以直接画条线,然后analysis->plot profile,matlab拟合高斯函数获得半高全宽,而焦深可以直接image->stack->plot z profile,同样matlab拟合数据,然后根据要求自己绘图。

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加:2022-02-24 15:17:23  更:2022-02-24 15:18:34 
 
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