作者:SPIE·雷娜·保留 频域对角扩展成像
信用:姜等
，doi 10
1117/1
美国联合通讯社(Associated Press)
2
三
036005
正如2009年诺贝尔物理学奖所承认的那样，电荷耦合器件(电荷耦合器件)通过使光的电子捕捉成为可能，彻底改变了摄影
然而，电荷耦合器件/互补金属氧化物半导体像素尺寸已经成为数字成像分辨率的瓶颈
这个问题源于矩形传感器和圆形或对称透镜之间的形式差异
北京大学生物医学工程副教授彭解释说:“在基于透镜的成像系统中，透镜大多是圆对称的，而电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器都是矩形的
这导致光学系统中的圆形对称传递函数，以及频域中的矩形数据集合
" 针对这种差异，由Xi领导的一个国际研究小组最近研究了电荷耦合器件/互补金属氧化物半导体成像的频域采样特性
他们发表在《高级光子学》上的研究发现，当光学传递函数大于矩形的边长时，可以在对角线方向获得更高的频域信息
Xi解释说，“矩形电荷耦合器件数据的傅里叶变换仍然是矩形的，所以对角线方向最多可以采集1
频率比水平或垂直方向高4倍
“基于这个原则，分辨率可以达到1
对角合并样本时为5个像素，比传统的两个像素的分辨率更高
频域延伸显微术 在这种观点的指导下，Xi的团队提出了一种新技术:频域对角延伸(FDDE)显微镜
为了证明这一点，他们建立了一个频域对角成像平台，该平台基于一个带有互补金属氧化物半导体芯片的无透镜显微镜
无透镜显微术(LFM)通过避免使用透镜，打破了传统的基于透镜的显微技术
Xi解释说，“LFM不受透镜系统的限制，并且具有足够大的频率分量的额外优势
" 为了实现样品在不同角度的无透镜成像，二维检测器安装在手动旋转平台上
在不同的检测方向上获得一系列图像并共同配准
然后，提取与从不同方向获得的数据的精细结构相关联的高频信息，通过算法将其拼接在一起，并转换回空间域，以获得超分辨率图像
小鼠皮肤样本的FDDE成像
小鼠皮肤样本的FDDE·LFM图像
(二)第(一)项所指区域的放大图
(c) LFM图像
(c1)、(c2)和(c3)是具有不同取向的三相图像中与(c4)相同的区域
右上角的箭头对应于实验中样品的方向
三个箭头表示FDDE图像
此外，(c2)和(c3)以及(d2)和(d3)分别旋转回到与(c1)和(d1)相同的方向，用于比较
(c4)中的线条轮廓标记在箭头之间
(c4)中的插图是用10倍明视场显微镜成像的，呈现为基本事实
三相图像和FDDE图像的频域
黄色矩形是无透镜显微镜的边界
根据FDDE原理，将(d1)-(d3)中的红线区域合并成(d4)
信用:姜等
，doi 10
1117/1
美国联合通讯社(Associated Press)
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三
036005
可见丰富的生物结构 生物样本通常包含丰富的结构，是测试FDDE性能的理想选择
在一项测试中，研究小组对一只老鼠的皮肤样本进行成像，从不同的角度获得了三幅旋转全息原始图像
这三幅图像的频域随后通过FDDE合成，揭示了用单一全息图像无法观察到的细节，但通过FDDE清晰地分辨出来
在另一项测试中，研究小组将血细胞涂片成像
大多数血细胞的圆形结构，在传统的LFM中看起来是奇怪的矩形，使用FDDE技术可以清楚地区分为环形
在展示了FDDE在无镜头显微术中的表现后，研究小组证明了当分辨率受像素大小限制时，通过对角采样提高分辨率的原则可以扩展到基于镜头的摄影
根据FDDE原则，他们达成了决议1
对角线比水平高3倍
哥伦布的蛋？ Xi指出，FDDE是一个“典型的哥伦布鸡蛋类型的问题”，在这个问题上，回过头来看，解决方案似乎很简单:“当在频域中观察透镜和电荷耦合器件之间的差异时，解决方案变得非常简单
“Xi预计，这种方法可以应用于许多使用电荷耦合器件的其他领域，如望远镜成像、机器视觉和光谱学
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