北理工團(tuán)隊(duì)在傅里葉疊層顯微成像像差校正方面取得新進(jìn)展
發(fā)布日期：2021-05-28 供稿：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：鄒銳 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)許廷發(fā)教授科研團(tuán)隊(duì)在傅里葉疊層顯微成像像差校正方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“基于疊層衍射成像的傅里葉顯微像差校正方法”為題發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域的《光學(xué)學(xué)報(bào)》上,，并被選為光學(xué)學(xué)報(bào)第41卷第10期封面文章,。
《光學(xué)學(xué)報(bào)》是中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所與中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)主辦，中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)主管,。學(xué)報(bào)主要刊登以光學(xué)科研為主體（交叉學(xué)科須側(cè)重光學(xué)領(lǐng)域）,，有廣闊研究前景、具有國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平或獨(dú)創(chuàng)意義的學(xué)術(shù)論文,，有一定獨(dú)立見(jiàn)解的理論論述,，有可靠數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，有科學(xué)依據(jù)的技術(shù)應(yīng)用,，階段性科研成果的實(shí)驗(yàn)快報(bào),。該項(xiàng)工作第一作者為北京理工大學(xué)碩士研究生張瑾華，通訊作者為北京理工大學(xué)許廷發(fā)教授,。
針對(duì)傳統(tǒng)傅里葉疊層顯微成像引入的各種像差,，北京理工大學(xué)許廷發(fā)教授科研團(tuán)隊(duì)提出了一種新穎的基于疊層衍射成像技術(shù)的像差校正方法。該方法結(jié)合了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，并應(yīng)用于人體血細(xì)胞的顯微成像,。主要利用疊層衍射成像技術(shù)的優(yōu)化策略對(duì)傅里葉疊層顯微成像重建進(jìn)行改進(jìn)。在更新成像過(guò)程中的頻譜和光瞳函數(shù)時(shí),，針對(duì)傳統(tǒng)更新策略因僅僅依賴頻譜和光瞳函數(shù)最大值而對(duì)突變敏感的局限性,，創(chuàng)新性地引入更新因子自適應(yīng)調(diào)控最大值和當(dāng)前值之間的最佳比例，從而有效避免突變的影響,，提高系統(tǒng)成像的清晰程度,。將澤尼克多項(xiàng)式系數(shù)假定為空間變化的函數(shù)，以仿真空間變化的像差,，利用提出的方法重建澤尼克多項(xiàng)式系數(shù),，并對(duì)加載混合像差的仿真圖像以及實(shí)際采樣的人體血細(xì)胞圖像進(jìn)行重構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，本文方法可以準(zhǔn)確重建像差系數(shù),。此外，重構(gòu)圖像清晰度顯著提高,，可以準(zhǔn)確分辨細(xì)胞輪廓,。加載混和像差的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。圖2 (a)-(c)依次為原始強(qiáng)度圖,，相位圖和光瞳函數(shù),，(d)-(f)依次為未更新光瞳函數(shù)策略的重建結(jié)果，(g)-(i)為利用本方法的重建結(jié)果,?？梢钥闯?，在混合像差的影響下，傳統(tǒng)的未更新光瞳函數(shù)的重建圖像較為模糊,。采用本文光瞳函數(shù)更新方法后,，圖像重建結(jié)果清晰度有明顯提高。
圖2 混合像差仿真圖像重建結(jié)果
圖3 人體血細(xì)胞圖像重建結(jié)果,。(a)原始低分辨率圖像,；(b)未更新光瞳函數(shù)重建結(jié)果；(c)本文方法重建強(qiáng)度圖像,；(d)本文方法重建光瞳函數(shù)
研究成果已在理論和實(shí)踐上提高了傅里葉疊層顯微成像的清晰度,，能夠?yàn)閷?shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和指導(dǎo)方法。后續(xù)工作將結(jié)合深度學(xué)習(xí)建模傅里葉疊層顯微成像和重建過(guò)程,，進(jìn)一步提高顯微成像質(zhì)量,，并推向應(yīng)用。
封面故事：
https://v.xiumi.us/board/v5/4JPN2/291350641
論文鏈接：
http://www.opticsjournal.net/Articles/Abstract/gxxb/41/10/1011001.cshtml
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