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能夠捕捉細胞級3D細節的體內無透鏡顯微鏡
點擊次數：74 更新時間：2022-04-03
與光學器件和傳感器聯合設計的計算成像算法，改進了成像系統的設計。計算成像技術已經對顯微鏡技術帶來了重大革新，例如超分辨率、相位成像和3D成像等應用。極端情況下，計算成像（或與光調制掩膜結合使用）可以完全取代傳統光學系統的透鏡。
與目標將場景再現（可能放大）投射到圖像傳感器上的基于透鏡的成像系統不同，無透鏡成像系統尋求在入射光場和傳感器測量之間產生可逆的傳遞函數。這些測量通?？赡芘c傳統圖像不同，但包含足夠的信息，可供計算算法重建圖像。
在圖像捕捉過程中移除透鏡，系統可以顯著改善視場（FoV）、3D捕捉和重新聚焦，高效捕獲光線，并實現小型化。
盡管無透鏡顯微鏡具有變革潛力，但由于生物應用場景往往致密、昏暗且對比度低，通常會導致重建圖像產生噪聲，因此目前還沒有在活體生物成像中得到驗證。事實上，過去的無透鏡顯微鏡一直需要稀疏、明亮或高對比度的樣本，這些情況下，強正則化和/或去模糊可用于重建原始圖像的評估。
據麥姆斯咨詢報道，美國萊斯大學（Rice University）的研究人員測試了一種名為Bio-FlatScope的微型無透鏡顯微鏡，能夠在活體樣本中捕捉高階細節。該研究小組對植物、水螅以及人體某些部位進行了成像實驗。
這項技術的上一代原型FlatCam也是一款無透鏡器件，它可將光線通過掩膜直接傳送到相機的傳感器上，主要向外拍攝外界的整個場景。原始成像看起來是靜態的，但通過一種自定義算法可以將原始數據轉換為聚焦的圖像。
目前這項研究中的器件則向內成像，可以對體內的細胞和血管等微米級的目標進行成像，甚至可以透過皮膚成像。研究人員稱，這項技術結合了一種復雜的相位掩膜，以使獨特的圖紋光直接傳播在芯片上。原始FlatCam中的掩膜看起來像條形碼，限制了傳播到傳感器上的光量。
無透鏡Bio-FlatScope是一款小尺寸經濟型相機，可用于監測傳統設備無法捕捉的生物活動。該相機最終或能用于檢測癌癥或膿毒癥，或成為有價值的內窺鏡檢查工具。
這項研究的四位主要作者之一、博士后研究員Vivek Boominathan說：“隨機性使掩膜在收集各個方向的光線時具有相當的多樣性。我們將這種隨機輸入稱為Perlin噪聲，然后進行一些處理，以獲得高對比度的輪廓?！?br />
與目標將場景再現（可能放大）投射到圖像傳感器上的基于透鏡的成像系統不同，無透鏡成像系統尋求在入射光場和傳感器測量之間產生可逆的傳遞函數。這些測量通?？赡芘c傳統圖像不同，但包含足夠的信息，可供計算算法重建圖像。
在圖像捕捉過程中移除透鏡，系統可以顯著改善視場（FoV）、3D捕捉和重新聚焦，高效捕獲光線，并實現小型化。
盡管無透鏡顯微鏡具有變革潛力，但由于生物應用場景往往致密、昏暗且對比度低，通常會導致重建圖像產生噪聲，因此目前還沒有在活體生物成像中得到驗證。事實上，過去的無透鏡顯微鏡一直需要稀疏、明亮或高對比度的樣本，這些情況下，強正則化和/或去模糊可用于重建原始圖像的評估。
據麥姆斯咨詢報道，美國萊斯大學（Rice University）的研究人員測試了一種名為Bio-FlatScope的微型無透鏡顯微鏡，能夠在活體樣本中捕捉高階細節。該研究小組對植物、水螅以及人體某些部位進行了成像實驗。
這項技術的上一代原型FlatCam也是一款無透鏡器件，它可將光線通過掩膜直接傳送到相機的傳感器上，主要向外拍攝外界的整個場景。原始成像看起來是靜態的，但通過一種自定義算法可以將原始數據轉換為聚焦的圖像。
目前這項研究中的器件則向內成像，可以對體內的細胞和血管等微米級的目標進行成像，甚至可以透過皮膚成像。研究人員稱，這項技術結合了一種復雜的相位掩膜，以使獨特的圖紋光直接傳播在芯片上。原始FlatCam中的掩膜看起來像條形碼，限制了傳播到傳感器上的光量。
無透鏡Bio-FlatScope是一款小尺寸經濟型相機，可用于監測傳統設備無法捕捉的生物活動。該相機最終或能用于檢測癌癥或膿毒癥，或成為有價值的內窺鏡檢查工具。
這項研究的四位主要作者之一、博士后研究員Vivek Boominathan說：“隨機性使掩膜在收集各個方向的光線時具有相當的多樣性。我們將這種隨機輸入稱為Perlin噪聲，然后進行一些處理，以獲得高對比度的輪廓?！?br />
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