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仪表网 研发快讯】近日，瞬态光学与光子技术国家重点实验室潘安团队在计算光学显微成像领域取得重要进展，相关研究成果在线发表于光学领域顶级期刊Optica(IF 10.4)，并入选当期封面论文。论文共同第一作者为张书赫博士(现清华大学博士后)和2020级博士研究生王爱业，通信作者为潘安副研究员。这是中国科学院西安光机所首次以第一单位在该期刊发表文章，标志着研究所在计算光学显微成像领域的研究成果得到了国内、国际业界的认可。
图 期刊封面以及论文摘要
傅里叶叠层显微成像术(FPM)是一种高通量计算成像技术，在病理切片的显微观察中可以避免传统的扫描拼接伪影。然而全视场重建产生的渐晕伪影以及对系统误差精确校正的严格要求给获取高质量的成像结果带来了极大挑战，相关研究往往只能提供展示子视场的良好重建结果。这一难题始终阻碍着FPM技术向前推进的脚步，使得FPM在数字病理学领域的应用仅仅停留在科学研究层面,并未被广泛接受和认可。
针对这一问题，受结构感知思路的启发，研究团队提出一种基于特征域前向模型的全视场重建计算框架，命名为FD-FPM。该方法无需分块操作可以消除全视场重建图像边缘的皱褶伪影，且无需数据预处理对各种系统误差(照明位置误差、照明强度不均匀等)以及噪声信号表现出优异的鲁棒性。该方法在团队自主研制的高通量全划片成像系统上进行了大量实验验证，实现了4.7mm直径视场的全彩色成像，最高分辨率可达336nm。这一计算框架的提出为开发更加方便灵活、高质高效、成本低廉的全划片成像系统提供了有益的启发。
图 使用FD-FPM和传统方法对高分化大肠癌病理切片进行全彩色成像的结果对比
潘安团队在长时程无标记原位观测技术、大规模药物筛选系统、超分辨率光学遥感技术和特征域非扫描全划片成像系统等方面开展了长期的研究工作。最新发表的工作延续了团队对FPM技术成像质量受渐晕影响的关注，此前依次提出分块舍图保持线性空不变系统方案(Optics and Lasers in Engineering,2019),不分块硬件上优化调整LED排布保持线性空不变系统方案(Optics Express,2023)，以及不分块算法上构建基于物理光学的空变模型方案(Optics Letters,2024)。工作前期所开展的基础性研究得到了国家自然科学基金重大科研仪器研制项目的支持，为本论文实现关键技术攻关及预期研究目标奠定了良好的基础。该项研究也将为研究所在医工交叉领域进一步发展提供支持。
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