CN117269128A - 一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置。包括如下步骤：S1、使用面阵相机采集一系列光片照明下的宽场图像，通过计算得到全局的低时间分辨率的图像荧光相关光谱扩散图像；S2、根据所述宽场荧光相关光谱图像选取感兴趣的区域以及设置扫描阵列生成条件；S3、根据选取的所述任意感兴趣区域按照上述设置的条件自动生成扫描阵列。本发明提供的快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置，通过本发明装置和方法可以解决传统扫描FCS因扫描速度慢而无法探测快速动力学过程的问题，同时也可以解决传统扫描FCS因扫描振镜是机械扫描而无法随机寻址带来的无法同时监测多区域动力学的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学显微领域，尤其涉及一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置。
背景技术
荧光相关光谱(Fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是测量体外和体内局部浓度、分子量、平移和旋转扩散系数、化学速率常数、结合和解离常数以及光动力学的强大工具，然而，与溶液中的FCS相比，膜蛋白的扩散更加复杂与快速，在膜中扩散的荧光团的测量遇到了额外的挑战，为了采集足够的样本数量以满足采样定理和较好的实验结果，需要非常长的连续测量时间(至少比扩散时间大10倍)，为了避免光漂白，必须使用非常低的激发功率，最终导致了信噪比的减少。
扫描FCS基本思想是相对于样品移动检测体积，从而减少荧光团的停留时间并提高统计精度，但是传统扫描FCS受限于扫描振镜物理速度的限制，只能连续以相对较慢的速度扫描。因此，无法实现快速FCS扫描以及跨区域FCS扫描。
因此，有必要提供一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置，解决了上述背景的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、使用面阵相机采集一系列光片照明下的宽场图像，通过计算得到全局的低时间分辨率的图像荧光相关光谱扩散图像；
S2、根据所述宽场荧光相关光谱图像选取感兴趣的区域以及设置扫描阵列生成条件；
S3、根据选取的所述任意感兴趣区域按照上述设置的条件自动生成扫描阵列；
S4、通过第一声光偏转器和第二声光偏转器控制激发光依次循环照射扫描阵列，并通过采集卡上的信号采集模块同步采集对应阵列的荧光信号序列；
S5、对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算，以得到感兴趣区域的超高时间分辨率的动力学信息。
进一步地，所述S1的步骤包括：
控制可移动反射镜切换至宽场成像模式；
控制连续激光宽场激发样品；
获取样品宽场荧光图像序列并存储；
对宽场图像序列进行相关计算，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像；
进一步地，获取样品宽场荧光图像序列并存储的方法为：
等时间间隔获取宽场荧光图像序列，记时间间隔为dt，序列长度为Nw，获取各宽场荧光图像收集时间Ti，记扫描像素面的像素点为M*N，各荧光图像荧光信号强度为Imn(i)，其中i为获取的宽场荧光图像的序号，m和n分别为像素点的横纵坐标；
对宽场图像序列进行相关计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，mn为像素点坐标，τ的取值为0，1，2直到收集图像结束，Imn(i)为Ti＝dt*i时刻记录的宽场荧光图像的各个像素点的荧光强度；
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像。
进一步地，所述通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的在光片照明光场下的具体模型为：
其中
其中a为像素大小，N为观测体积内粒子数，D为扩散系数，ωxy为xy方向的点扩散函数，ωz为光片厚度。
进一步地，通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dmn。
进一步地，S2的步骤包括：
获取感兴趣区域的多边形顶点的X坐标和Y坐标。
输入阈值Dth作为扫描阵列的生成条件。
进一步地，S3的方法为：
判断每一个像素点的特征扩散系数Dmn是否大于阈值Dth，如果扩散系数Dmn大于阈值Dth，并且该像素点(m,n)在感兴趣区域的多边形内部，则记录下该点添加至扫描阵列，记作(m,n)p，其中p为扫面阵列中像素点序号，扫描阵列长度为q。
进一步地，S4的步骤包括：
控制可移动反射镜切换至点扫描模式；
控制采集卡生成数字信号与采集模拟信号，其中，数字信号用于控制第一声光偏转器和第二声光偏转器以控制激发光依次循环照射扫描阵列，采集到的模拟信号会通过采集卡13中的模数转换器转换为数字信号并储存。
进一步地，所述数字信号用于控制第一声光偏转器和第二声光偏转器的方法为：
根据所述扫描阵列坐标(m,n)p，计算出相应的声波频率，并根据声波频率计算出相应的模拟信号，由采集卡生成相应的数字信号。
进一步地，激发光依次循环照射扫描阵列的方法为：
根据所述扫描阵列坐标(m,n)p，根据p从小到大的顺序，依次由采集卡以等时间间隔dt'输出相应的数字信号，当扫描至扫描阵列长度q时，重新从扫描阵列第一个像素坐标开始扫描，以此循环往复直至循环Np次。
进一步地，采集到的模拟信号会通过采集卡中的模数转换器转换为数字信号并储存的步骤包括：
采集卡输出相应的数字信号后，同步采集当前的模拟信号，记Imn(j)，其中j为循环次数，p为扫面阵列中像素点序号，记录该数据的时刻为Tmn(j)。
所述S5的对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，j为循环次数。τ的取值为0，1，2直到扫面阵列荧光收集结束，Imn(j)为Tmn(j)＝j*(dt'*q)+dt'*p时刻记录的扫描荧光图像的各个像素点的荧光强度，其中p为扫面阵列中像素点序号。
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出扫描荧光相关光谱扩散图像。
τD＝s2/4D
进一步地，所述通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的具体模型为：
其中τD为特征扩散时间。s与u分别为激光焦点的光腰半径和光轴向尺度半径；
扩散系数的具体模型为：
τD＝s2/4D
进一步地，通过Gp(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dp。
一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱装置，包括第一声光偏转器和柱面透镜，所述第一声光偏转器的输出端设置有第二声光偏转器，且第二声光偏转器的输出端设置有高反低透二向色镜，所述柱面透镜与高反低透二向色镜之间设置有物镜，所述物镜上设置有样品；
所述高反低透二向色镜的输出端通过滤光片设置有可移动反射镜，所述可移动反射镜的输出端分别设置有透镜和滤光片，所述透镜的输出端设置有面阵相机，所述滤光片的输出端设置有荧光收集装置，所述面阵相机和荧光收集装置的输出端均设置有采集卡，所述采集卡上设置有计算机。
与相关技术相比较，本发明提供的快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置具有如下有益效果：
本发明提供一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法及其装置，通过声光偏转器控制激发光依次循环照射扫描阵列，并通过信号采集模块同步采集对应阵列的荧光信号序列，解决传统扫描FCS因扫描速度慢而无法探测快速动力学过程的问题，同时也可以解决传统扫描FCS因扫描振镜是机械扫描而无法随机寻址带来的无法同时监测多区域动力学的问题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明装置的结构示意图；
图3为本发明中的图像扩散系数图像获取步骤示意图；
图4为本发明中的扩散系数图像阈值处理示意图；
图5为本发明中的扫描相关光谱图像获取步骤示意图。
图中标号：1、第一声光偏转器，2、第二声光偏转器，3、高反低透二向色镜，4、物镜，5、样品，6、柱面透镜，7、滤光片，8、支撑块，9、透镜，10、面阵相机，11、滤光片，12、荧光收集装置，13、采集卡，14、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1-5所示，一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱装置，包括第一声光偏转器1和柱面透镜6，第一声光偏转器1的输出端设置有第二声光偏转器2，且第二声光偏转器2的输出端设置有高反低透二向色镜3，柱面透镜6与高反低透二向色镜3之间设置有物镜4，物镜4上设置有样品5；
高反低透二向色镜3的输出端通过滤光片7设置有可移动反射镜8，可移动反射镜8的输出端分别设置有透镜9和滤光片11，透镜9的输出端设置有面阵相机10，滤光片11的输出端设置有荧光收集装置12，面阵相机10和荧光收集装置12的输出端均设置有采集卡13，采集卡13上设置有计算机14。
一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，，包括如下步骤：
S1、使用面阵相机10采集一系列光片照明下的宽场图像，通过计算得到全局的低时间分辨率的图像荧光相关光谱扩散图像；
S2、根据宽场荧光相关光谱图像选取感兴趣的区域以及设置扫描阵列生成条件；
S3、根据选取的任意感兴趣区域按照上述设置的条件自动生成扫描阵列；
S4、通过第一声光偏转器1和第二声光偏转器2控制激发光依次循环照射扫描阵列，并通过采集卡13上的信号采集模块同步采集对应阵列的荧光信号序列；
S5、对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算，以得到感兴趣区域的超高时间分辨率的动力学信息；
S1的步骤包括：
控制可移动反射镜8切换至宽场成像模式；
控制连续激光宽场激发样品5；
获取样品5宽场荧光图像序列并存储；
对宽场图像序列进行相关计算，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像；
进一步地，获取样品5宽场荧光图像序列并存储的方法为：
等时间间隔获取宽场荧光图像序列，记时间间隔为dt，序列长度为Nw，获取各宽场荧光图像收集时间Ti，记扫描像素面的像素点为M*N，各荧光图像荧光信号强度为Imn(i)，其中i为获取的宽场荧光图像的序号，m和n分别为像素点的横纵坐标；
对宽场图像序列进行相关计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，mn为像素点坐标，τ的取值为0，1，2直到收集图像结束，Imn(i)为Ti＝dt*i时刻记录的宽场荧光图像的各个像素点的荧光强度；
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像。
本发明通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的在光片照明光场下的具体模型为：
其中
其中a为像素大小，N为观测体积内粒子数，D为扩散系数，ωxy为xy方向的点扩散函数，ωz为光片厚度。
本发明通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dmn。
本发明S2的步骤包括：
获取感兴趣区域的多边形顶点的X坐标和Y坐标。
输入阈值Dth作为扫描阵列的生成条件。
本发明S3的方法为：
判断每一个像素点的特征扩散系数Dmn是否大于阈值Dth，如果扩散系数Dmn大于阈值Dth，并且该像素点(m,n)在感兴趣区域的多边形内部，则记录下该点添加至扫描阵列，记作(m,n)p，其中p为扫面阵列中像素点序号，扫描阵列长度为q。
本发明S4的步骤包括：
控制可移动反射镜8切换至点扫描模式；
本发明控制采集卡13生成数字信号与采集模拟信号，其中，数字信号用于控制第一声光偏转器1和第二声光偏转器2以控制激发光依次循环照射扫描阵列，采集到的模拟信号会通过采集卡13中的模数转换器转换为数字信号并储存。
本发明数字信号用于控制第一声光偏转器1和第二声光偏转器2的方法为：
根据扫描阵列坐标(m,n)p，计算出相应的声波频率，并根据声波频率计算出相应的模拟信号，由采集卡13生成相应的数字信号。
本发明激发光依次循环照射扫描阵列的方法为：
根据扫描阵列坐标(m,n)p，根据p从小到大的顺序，依次由采集卡13以等时间间隔dt'输出相应的数字信号，当扫描至扫描阵列长度q时，重新从扫描阵列第一个像素坐标开始扫描，以此循环往复直至循环Np次。
本发明采集到的模拟信号会通过采集卡13中的模数转换器转换为数字信号并储存的步骤包括：
采集卡13输出相应的数字信号后，同步采集当前的模拟信号，记Imn(j)，其中j为循环次数，p为扫面阵列中像素点序号，记录该数据的时刻为Tmn(j)。
S5的对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，j为循环次数。τ的取值为0，1，2直到扫面阵列荧光收集结束，Imn(j)为Tmn(j)＝j*(dt'*q)+dt'*p时刻记录的扫描荧光图像的各个像素点的荧光强度，其中p为扫面阵列中像素点序号。
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出扫描荧光相关光谱扩散图像。
本发明通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的具体模型为：
其中τD为特征扩散时间。s与u分别为激光焦点的光腰半径和光轴向尺度半径；
扩散系数的具体模型为：
τD＝s2/4D
本发明通过Gp(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dp。
实施例
如图2所示，实线为激光传播路径，虚线为荧光或信号传播路径，路径方向以箭头方向表示，激光的产生包括但不限于使用气体激光器、固体激光器和半导体激光器，面阵相机10包括但不限于使用CCD感光元件或者CMOS感光元件；
如图2所示，第一声光偏转器1与第二声光偏转器2分别用来改变激光在X方向与Y方向的偏转角度；
本发明的第一声光偏转器1与第二声光偏转器2在采集卡13的数字信号控制下进行扫描；
本发明的柱面透镜6的作用是生成光片照明光场；
本发明采集到的荧光信号通过采集卡13传递给计算机14进行数据处理；
在本实施例中，一个完整的扫描荧光相关光谱采集周期如下：
首先，关闭点扫描激光，即第一声光偏转器1与第二声光偏转器2位置的激光，开启单平面照明光，即柱面透镜6位置的激光。
本发明的控制反射镜切换至宽场成像模式，即将可移动反射镜8至光路中，单平面照明光照射到样品5后产生荧光，荧光依次经过物镜4、高反低透二向色镜3、滤光片7、可移动反射镜8、透镜9到达面阵相机10，经过不断同步采集，获取荧光图像序列信号。
如图3所示，获取到Nw幅荧光图像，记各荧光图像荧光信号强度为Imn(i)，其中i为获取的宽场荧光图像的序号，m和n分别为像素点的横纵坐标；
本发明的宽场图像序列进行相关计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，mn为像素点坐标，τ的取值为0，1，2直到收集图像结束，Imn(i)为Ti＝dt*i时刻记录的宽场荧光图像的各个像素点的荧光强度。
本发明使用Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法对相关模型进行拟合，得到相应的扩散系数D，具体模型为：
其中
其中a为像素大小，N为观测体积内粒子数，D为扩散系数，ωxy为xy方向的点扩散函数，ωz为光片厚度；
本发明在计算机中选取感兴趣地多边形区域，记录多边形顶点的X坐标和Y坐标，输入阈值Dth作为扫描阵列的生成条件；
如图4所示，本发明判断每一个像素点的特征扩散系数Dmn是否大于阈值Dth。如果扩散系数Dmn大于阈值Dth，并且该像素点(m,n)在感兴趣区域的多边形内部，则记录下该点添加至扫描阵列，记作(m,n)p，其中p为扫面阵列中像素点序号，扫描阵列长度为q，右图为(m,n)p生成的掩模版；
本发明控制反射镜切换至点扫描模式，开启点扫描激光，即第一声光偏转器1与第二声光偏转器2位置的激光，关闭单平面照明光，即柱面透镜6位置的激光；
本发明，控制反射镜切换至点扫描模式，即将反射镜8移至光路外。单平面照明光照射到样品后产生荧光，荧光经过物镜4，高反低透二向色镜3，滤光片7，可移动反射镜8，滤光片11，荧光收集装置12，获取荧光图像序列信号。
需要说明的是，荧光收集装置12包括但不限于使用光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)和跨阻放大器。
本发明，控制数据采集卡13生成数字信号与采集模拟信号，其中，数字信号用于控制第一声光偏转器1与第二声光偏转器2以控制激发光依次循环照射扫描阵列，采集到的模拟信号会通过采集卡13中的模数转换器转换为数字信号并储存；
本发明，根据扫描阵列坐标(m,n)p，计算出相应的声波频率，并根据声波频率计算出相应的模拟信号，由采集卡13生成相应的数字信号。
如图5所示，本发明，根据扫描阵列坐标(m,n)p，根据p从小到大的顺序，依次由采集卡以等时间间隔dt'输出相应的数字信号，当扫描至扫描阵列长度q时，重新从扫描阵列第一个像素坐标开始扫描，以此循环往复直至循环Np次；
本发明采集卡13输出相应的数字信号后，同步采集当前的模拟信号，记Imn(j)，其中j为循环次数，p为扫面阵列中像素点序号，记录该数据的时刻为Tmn(j)；
本发明对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算，计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，j为循环次数，τ的取值为0，1，2直到扫面阵列荧光收集结束，Imn(j)为Tmn(j)＝j*(dt'*q)+dt'*p时刻记录的扫描荧光图像的各个像素点的荧光强度，其中p为扫面阵列中像素点序号。
使用Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法对相关模型进行拟合，计算得到每个像素的特征扩散系数Dp，具体模型为：
其中
τD＝s2/4D
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (14)
1.一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、使用面阵相机采集一系列光片照明下的宽场图像，通过计算得到全局的低时间分辨率的图像荧光相关光谱扩散图像；
S2、根据所述宽场荧光相关光谱图像选取感兴趣的区域以及设置扫描阵列生成条件；
S3、根据选取的所述任意感兴趣区域按照上述设置的条件自动生成扫描阵列；
S4、通过第一声光偏转器和第二声光偏转器控制激发光依次循环照射扫描阵列，并通过采集卡上的信号采集模块同步采集对应阵列的荧光信号序列；
S5、对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算，以得到感兴趣区域的超高时间分辨率的动力学信息。
2.根据权利要求1所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，所述S1的步骤包括：
控制可移动反射镜(8)切换至宽场成像模式；
控制连续激光宽场激发样品(5)；
获取样品(5)宽场荧光图像序列并存储；
对宽场图像序列进行相关计算，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像。
3.根据权利要求2所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，获取样品(5)宽场荧光图像序列并存储的方法为：
等时间间隔获取宽场荧光图像序列，记时间间隔为dt，序列长度为Nw，获取各宽场荧光图像收集时间Ti，记扫描像素面的像素点为M*N，各荧光图像荧光信号强度为Imn(i)，其中i为获取的宽场荧光图像的序号，m和n分别为像素点的横纵坐标；
对宽场图像序列进行相关计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，mn为像素点坐标，τ的取值为0，1，2直到收集图像结束，Imn(i)为Ti＝dt*i时刻记录的宽场荧光图像的各个像素点的荧光强度；
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出图像荧光相关光谱扩散图像。
4.根据权利要求3所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，所述通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的在光片照明光场下的具体模型为：
其中
其中a为像素大小，N为观测体积内粒子数，D为扩散系数，ωxy为xy方向的点扩散函数，ωz为光片厚度。
5.根据权利要求4所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dmn。
6.根据权利要求5所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，S2的步骤包括：
获取感兴趣区域的多边形顶点的X坐标和Y坐标。
输入阈值Dth作为扫描阵列的生成条件。
7.根据权利要求6所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，S3的方法为：
判断每一个像素点的特征扩散系数Dmn是否大于阈值Dth，如果扩散系数Dmn大于阈值Dth，并且该像素点(m,n)在感兴趣区域的多边形内部，则记录下该点添加至扫描阵列，记作(m,n)p，其中p为扫面阵列中像素点序号，扫描阵列长度为q。
8.根据权利要求7所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，S4的步骤包括：
控制可移动反射镜(8)切换至点扫描模式；
控制采集卡(13)生成数字信号与采集模拟信号，其中，数字信号用于控制第一声光偏转器(1)和第二声光偏转器(2)以控制激发光依次循环照射扫描阵列，采集到的模拟信号会通过采集卡13中的模数转换器转换为数字信号并储存。
9.根据权利要求8所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，所述数字信号用于控制第一声光偏转器(1)和第二声光偏转器(2)的方法为：
根据所述扫描阵列坐标(m,n)p，计算出相应的声波频率，并根据声波频率计算出相应的模拟信号，由采集卡(13)生成相应的数字信号。
10.根据权利要求9所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，激发光依次循环照射扫描阵列的方法为：
根据所述扫描阵列坐标(m,n)p，根据p从小到大的顺序，依次由采集卡(13)以等时间间隔dt'输出相应的数字信号，当扫描至扫描阵列长度q时，重新从扫描阵列第一个像素坐标开始扫描，以此循环往复直至循环Np次。
11.根据权利要求10所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，采集到的模拟信号会通过采集卡(13)中的模数转换器转换为数字信号并储存的步骤包括：
采集卡(13)输出相应的数字信号后，同步采集当前的模拟信号，记Imn(h)，其中j为循环次数，p为扫面阵列中像素点序号，记录该数据的时刻为Tmn(j)。
所述S5的对扫描阵列处产生的荧光信号进行扫描荧光相关光谱计算的计算公式为：
其中Gmn(τ)为归一化相关函数，j为循环次数。τ的取值为0，1，2直到扫面阵列荧光收集结束，Imn(j)为Tmn(j)＝j*(dt'*q)+dt'*p时刻记录的扫描荧光图像的各个像素点的荧光强度，其中p为扫面阵列中像素点序号。
通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散速率，并绘制出扫描荧光相关光谱扩散图像。
12.根据权利要求11所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，所述通过Gmn(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间的具体模型为：
其中τD为特征扩散时间。s与u分别为激光焦点的光腰半径和光轴向尺度半径；
扩散系数的具体模型为：
τD＝s2/4D
13.根据权利要求12所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱方法，其特征在于，通过Gp(τ)与扩散模型拟合计算每一点的扩散时间与扩散系数的拟合方法为：Levenberg-Marquardt和信赖域反射方法，计算得到每个像素的特征扩散系数Dmn。
14.根据权利要求13所述的一种快速随机寻址的扫描荧光相关光谱装置，其特征在于，包括第一声光偏转器(1)和柱面透镜(6)，所述第一声光偏转器(1)的输出端设置有第二声光偏转器(2)，且第二声光偏转器(2)的输出端设置有高反低透二向色镜(3)，所述柱面透镜(6)与高反低透二向色镜(3)之间设置有物镜(4)，所述物镜(4)上设置有样品(5)；
所述高反低透二向色镜(3)的输出端通过滤光片(7)设置有可移动反射镜(8)，所述可移动反射镜(8)的输出端分别设置有透镜(9)和滤光片(11)，所述透镜(9)的输出端设置有面阵相机(10)，所述滤光片(11)的输出端设置有荧光收集装置(12)，所述面阵相机(10)和荧光收集装置(12)的输出端均设置有采集卡(13)，所述采集卡(13)上设置有计算机(14)。
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