通过时间压缩的高速超分辨率显微镜
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2023-03-13 16:00:01
摘要 光学显微镜作为观察微观世界不可或缺的工具，推动了生物、医学、物理、材料等各个领域的发展。然而，光学衍射对光学显微镜施加了空间分辨率
光学显微镜作为观察微观世界不可或缺的工具，推动了生物、医学、物理、材料等各个领域的发展。然而，光学衍射对光学显微镜施加了空间分辨率限制，这阻碍了对更精细结构的探索。
为了克服分辨率限制，已经提出了基于不同原理的各种超分辨率显微镜技术。然而，这些技术通常以降低成像速度为代价获得超分辨率，因此实现能够检测具有精细结构的快速动态的高速超分辨率成像仍然是一个巨大的挑战。
近日，华东师范大学、深圳大学和北京大学的研究团队解决了空间分辨率与成像速度之间的矛盾。 据 高级光子学报道, 他们通过开发一种称为时间压缩超分辨率显微镜 (TCSRM) 的有效技术实现了高速超分辨率。TCSRM 将增强型时间压缩显微镜与基于深度学习的超分辨率图像重建相结合。增强时间压缩显微镜通过从一张压缩图像重建多张图像来提高成像速度，基于深度学习的图像重建在不降低成像速度的情况下实现超分辨率效果。他们的迭代图像重建算法包含运动估计、合并估计、场景校正和超分辨率处理，以从压缩和参考测量中提取超分辨率图像序列。
他们的研究从理论上和实验上验证了TCSRM的高速超分辨成像能力。为了展示 TCSRM 的成像能力，他们对微通道中流动的荧光珠进行成像，实现了每秒 1200 帧的惊人帧速率和 100 nm 的空间分辨率。
通讯作者、华东师范大学精密光谱国家重点实验室副主任张世安教授表示，“这项工作为精细结构的高速动力学观测提供了有力的工具，特别是在流体力学和生物医学领域，例如微流速测量、细胞器相互作用、细胞内运输和神经动力学。” Zhang 补充说：“TCSRM 的框架还可以为在全息术、相干衍射成像和条纹投影轮廓测量中实现更高的成像速度和空间分辨率提供指导。”
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