塔尔图大学物理研究所研究人员开发出一种基于计算成像的全息后期处理方法,可在全息图完成记录后将三维图像景深提升五倍,从而改善三维成像质量。研究团队表示,该方法有助于提升三维全息显微镜在复杂成像条件下的表现,为观察复杂生物结构提供更多可能。
相关成果已发表于《物理学杂志:光子学》,论文题为《菲涅尔非相干相关全息中的轴向分辨率后期处理工程》。

研究团队指出,传统显微镜及三维成像系统的一项关键限制在于:图像或全息图一旦记录,其成像特性通常难以再改变。为应对这一问题,塔尔图大学物理研究所初级研究员Shivasubramanian Gopinath及其同事提出在采集阶段记录一组不同焦距的全息图,而非仅记录单一图像;随后通过计算将多幅全息图合成为一幅合成全息图,以获得更大的景深,并支持对已记录数据进行后期处理。
该方法建立在数字全息技术基础之上。数字全息技术可在普通照明条件下记录物体的三维信息,并通过计算机重构为空间图像,这一技术路线被称为菲涅尔非相干相关全息(FINCH)。研究团队将新方法命名为FINCH的轴向分辨率后期工程(PEAR-FINCH)。

据介绍,PEAR-FINCH的特点包括:全息图记录后可调整景深;采用两步计算重构以保持较高图像质量与信噪比;与传统FINCH相比景深提升五倍;并且在扩散照明条件下仍能保持良好表现,而扩散照明是实际生物样本常见的照明特征。
Gopinath表示,此前尚未有关于这种“记录后灵活调整”能力的报道。

研究团队认为,PEAR-FINCH将提升三维全息显微镜在生物与生物医学研究中的灵活性与可用性,使其在复杂成像条件下更易用于研究复杂生物结构,并推动显微镜向更具适应性与智能化方向发展。
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