1 华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210
2 唐山市金属构件产线智能化技术创新中心，河北 唐山 063210
3 唐山市半导体集成电路重点实验室，河北 唐山 063210
傅里叶叠层成像（FPM）受硬件和算法等因素的限制，成像的整体性能有待提高。为解决传统FPM技术成像速度慢、成像质量低的问题，融入深度学习的FPM图像重建方法得到广泛关注。基于此，提出一种基于超分辨率对抗生成网络的FPM模型，在原有网络基础上通过增加密集块连接实现全局特征融合并且使用一种加权损失函数提高图像重建质量。分辨率板图像重构结果表明，所提深度学习方法较传统方法重建效果显著、重建速度更快。
显微 计算成像 傅里叶叠层显微成像 对抗生成网络 超分辨率重建 深度学习 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2018001
大视场、高分辨率以及相位成像是光学显微领域长期追求的目标,然而这些性能在传统显微成像技术框架中难以兼顾,这在很大程度上限制了传统显微成像技术的应用范围。传统的显微成像方法通常以提高系统造价或降低其他成像性能为代价来提升成像空间带宽积或相位成像能力。傅里叶叠层显微 (FPM) 成像作为一个极具代表性的计算显微成像技术框架,无需精密机械扫描装置及干涉测量系统即可同时实现大空间带宽积与定量相位成像,相关理论及技术已经在数字显微、生命科学等领域得到了广泛的研究和应用,具有非常高的研究价值和应用前景。从基本的物理模型、相位恢复算法以及系统构建方式等几个方面对傅里叶叠层显微成像的相关研究进展进行综述,并对其理论和应用的发展方向进行分析和讨论。
激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1400001
杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江 杭州 310018
傅里叶叠层显微成像(FPM)利用LED阵列角度变化的光照来克服低数值孔径物镜的分辨率限制。在传统的FPM系统中,LED阵列的位置误差将会给图像重建过程带来严重影响。因此准确校正LED阵列的位置对于提高重建图像质量至关重要。为了解决这一问题,提出一种基于遗传退火优化算法的位置校正方法。首先分析LED阵列、样品及物镜数值孔径的相对位置给入射波矢量带来的影响;接着采用遗传退火优化算法对LED阵列的误差位置估计全局误差参数;最后在重建过程中利用全局误差参数快速、准确地对LED阵列位置进行校正。仿真结果和实验结果表明,所提方法能显著提高重建图像的质量。
成像系统 傅里叶叠层显微成像 位置校正 遗传退火算法 图像质量
包含多波长信息的低分辨(LR)灰度图难以被完全解复用,根据LR图像信息重建出的彩色高分辨(HR)图像容易出现通道串扰的现象。为重建不受通道串扰干扰的彩色HR图像,提出一种基于三维卷积神经网络(CNN)的彩色HR图像重建算法。采用主成分分析法提取单色HR图像和彩色LR图像的结构信息,然后基于结构信息训练CNN来建立单色HR图像和彩色LR图像之间的映射关系,最后生成彩色HR图像。实验结果表明,所提算法可以获得不受通道串扰影响、色彩不失真的彩色HR图像。定量评价指标方均根误差小于0.1,结构相似性参数大于0.9。
成像系统 显微术 傅里叶叠层显微成像 卷积神经网络 主成分分析 彩色图像重建 光学学报
2020, 40(20): 2011001
1 杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江 杭州 310018
2 中国科学院大学宁波华美医院, 浙江 宁波 315010
提出一种基于LED角度照明优化模式的傅里叶叠层显微成像方法。首先,根据LED、孔径和样品之间的关系,获取傅里叶平面可扩展的理论频谱范围;其次,使用图像质量评价指标衡量不同照明方式下的重建图像质量差异,构造任意单个LED对整体重建结果影响的差异函数;然后,通过对差异表达式的分析与仿真,制定了最佳的角度照明策略,设计出一种基于菱形采样方法来加速傅里叶叠层显微成像的实现过程;最后,采用主观和客观的评价指标对仿真和实验的有效性进行评估。结果表明,本文方法在保持重建质量的前提下有效提高了成像效率,其效率可提高到传统方法的3.85倍。
成像系统 计算成像 傅里叶叠层显微 效率 菱形 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 081106
1 北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 清华大学 深圳研究生院, 广东 深圳 518055
扫描式的测量技术是目前微结构表面形貌测量的主流技术, 但需要高精度的机械扫描、较长的测量时间。针对其问题, 结合光场显微技术和傅里叶叠层显微技术, 提出了一种分辨率增强的三维重构技术, 通过在常规显微成像系统中加入光学编码元件, 使用单次曝光而获得被测工件的光学切片序列, 基于傅里叶叠层显微技术实现了对切片图像横向分辨率的增强, 克服了光场成像技术中的分辨率损失。实验证明, 提出的三维重构技术对于微结构表面加工过程的在线测量具有较好的应用前景。
微结构 光场 傅里叶叠层显微 分辨率增强 三维重构 micro structure light field Fourier Ptychography Microscopy resolution enhancement 3D reconstruction
