1、1873年，德國(guó)物理學(xué)家Ernst Abbe發(fā)現(xiàn)由于光的衍射，傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)顯微鏡空間分辨率極限大約在250 nm(Abbe極限)。上世紀(jì)90年代以來(lái)，開(kāi)發(fā)了多種用于突破Abbe極限的光學(xué)成像新技術(shù)和新方法。在這些技術(shù)和方法中，單分子定位顯微鏡(single molecule localization microscopy, SMLM)，比如光活化定位顯微鏡(photoactivation localization microscopy，

2、PALM)和隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM)，基于識(shí)別和定位單分子熒光閃爍，可獲得20-30 nm的橫向分辨率和60-70 nm的軸向分辨率。
　　在 SMLM方法中，所探測(cè)的為單分子熒光事件，由于單分子熒光信號(hào)微弱，及背景和噪聲的存在，單分子事件的識(shí)別是一件富有挑戰(zhàn)的工作。本文提出了一個(gè)實(shí)時(shí)，健壯的單分子熒光識(shí)別和定位算法(SNSMIL)，

3、該算法基于光子探測(cè)過(guò)程中噪聲的內(nèi)在特征(泊松噪聲)的分析，即使在高背景和不均勻背景的條件下，也能極大提高單分子熒光事件的識(shí)別精度。為了完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，開(kāi)發(fā)了運(yùn)行在圖形處理單元(GPU)上的軟件，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并行計(jì)算，達(dá)到數(shù)據(jù)采集和分析的同步。
　　另一方面，一個(gè)典型的SMLM測(cè)量需要記錄1000-100000幀的圖片(成像速度為10-1000幀/秒),每次測(cè)量需要幾分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間，由于力學(xué)弛豫，溫度變化等原因，樣品漂移(通常1

4、-10 nm/s)不可避免，而SMLM成像的目標(biāo)是幾十納米的超高分辨率圖像，樣品漂移會(huì)降低圖像的分辨率，甚至使圖像失真，已經(jīng)成為不可忽略的問(wèn)題。本文提出了一個(gè)亞納米精度，低成本的抗樣本漂移的方法。該方法同時(shí)記錄熒光圖像和明場(chǎng)圖像，通過(guò)最小化明場(chǎng)圖像之間的歸一化均方根誤差(normalized root-mean-square error，NRMSE)，得到樣品的漂移量，該方法不僅可以用于測(cè)量完成后的漂移修正，也可以用于測(cè)量中的實(shí)時(shí)漂移補(bǔ)