西安光机所在计算光学显微成像研究取得新进展

  2021年7月27日,西安光机所潘安副研究员、姚保利研究员、马彩文研究员团队在物理学一区Top期刊《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》(2020 IF: 5.122)上在线刊发题为“High-throughput fast full-color digital pathology based on Fourier ptychographic microscopy via color transfer”的封面文章(Cover Story)。这是西安光机所首次以第一单位在该期刊发表封面论文,标志着我所在计算光学显微成像领域的工作和成果得到了国内外同行的关注和认可。本次发表论文第一作者为二年级直博生高宇婷,通讯作者为潘安副研究员和马彩文研究员。

1. 期刊封面以及论文首页

  傅里叶叠层显微成像术(FPM)是一种高通量计算成像技术,其在组织切片显微数字病理学中可以避免传统的扫描拼接伪影,提高成像通量和效率。然而传统FPM彩色化要对三波长进行重复操作,故其效率偏低。受颜色匹配的思路启发,本文提出了一种基于彩色传递的全彩色化方法,命名为CFPM。实验中比较了30组不同样本CFPM的成像情况,相比于传统方法,CFPM以平均0.4%的精度牺牲代价换得了数据采集和重构时间2/3的缩减,使得彩色成像的效率大大提升。CFPM易于操作与推广,该方法不需要例如交叠率、采样率、训练数据集等的其他要求。此外,CFPM 可看作是基于物理模型的“无监督迁移学习”,但是相比于传统迁移学习,它无需迭代优化过程,这可能给未来的相关工作提供新的启示。

2. CFPM成像结果对比。(a,a1)4×/0.1NA物镜下低分辨率的彩色图像及其局部放大图;(b,b1) 4×/0.1NA物镜绿光下高分辨率FPM重构的全视场及其局部放大图结果;(c) 10×/0.3NA高倍率物镜下的真实情况;(d)(a1)的彩色纹理信息传递给(b1)的结果。

  潘安、马彩文、姚保利团队在计算光学显微成像、光场调控、光学微操纵等方面开展了长期的研究工作。课题组密切关注本学科国内外的发展动态,做了大量的基础性研究工作,积累了丰富的经验。近年来已派出了多名研究生前往世界知名科研院所联合培养或短期交流,建立了良好的国际合作关系。本项目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、面上项目等项目的支持,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。

  论文链接:https://www.sciengine.com/doi/10.1007/s11433-021-1730-x (瞬态室 供稿)

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