基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的宽场荧光层析显微镜

提出了一种基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的新型宽场荧光层析显微镜. 该显微镜采用了一种新型的偏振滤波图像增强技术, 基于激发光与荧光偏振态的差异, 利用偏振器件滤除激发光; 并利用动态散斑照明实现宽场层析. 该荧光层析显微镜具有结构简单、低成本、响应速度快、容易操作等特点. 实验研究结果表明, 本文提出的滤波方案能够显著地提高图像质量, 利用动态散斑照明实现宽场层析具有较高的纵向分辨能力. 研究丰富了在荧光显微镜中, 从强激发光中提取弱荧光信号的技术手段, 为今后发展具有快速响应, 波长可调谐的多光谱荧光层析等高端的显微镜具有重要参考意义.     

空间散斑场捕获大量吸光性颗粒及其红外显微观测

光镊技术被广泛应用于捕获和操纵微纳米尺寸颗粒,主要包括捕获水中透明性颗粒和空气中吸光性颗粒两种类型.本文用激光束照射毛玻璃散射片,透射光经透镜会聚后在透镜的像平面附近产生了主观散斑场.该散斑场为空间分布,包含大量的亮斑和暗斑.大量由亮斑包围的暗斑如同一个个空间能量陷阱,被用来捕获大量的吸光性墨粉颗粒,被捕获颗粒的尺寸约2—8μm,密度约1—2 g/cm3.采用红外显微镜拍摄到空间散斑场捕获颗粒的红外像,红外图像显示被捕获颗粒吸光后温度升高,证实了空间散斑场捕获吸光性颗粒的机理为光泳力原理.     

脉冲相干激光雷达的散斑成像模型及其散斑噪声压缩

推导了脉冲相干激光雷达的散斑成像模型,证明了脉冲相干激光雷达图像中散斑噪声的乘法性质。根据其统计规律,提出一种新的用于散斑噪声压缩的并行加权均值多方向形态滤波算法。模拟结果表明此算法既有 地压缩了散斑噪声又保持了图像的几何结构,并且通过比较,证明其优于Safa的多方向形态滤波算法。     

散斑计量技术—走向工程实用化的技术

散斑计量技术是在现代高科技成果如激光技术、视频技术、电子技术、信息与图像处理技术、计算机技术、佤息、精密测试技术等基础上发展起来的有效工程检测技术，它具有全场、无损、灵敏、实用的优点，因而得到了迅速发展和广泛的应用，散斑计量技术的最终目的是走向工程实用化，实现现场在线测量，随着它的发展，必然会在科学研究和工程实际中发挥重大的作用。     

散斑面内形变场检测系统设计

数字散斑测量是一种非接触、全场测量的高精度光测方法。该系统由散斑生成装置、数据采集装置和数据处理装置三部分组成。散斑生成装置将扩散的激光束投射到待测物体上,用接收屏接收物体散射生成的散斑图像。数据采集装置主要由CCD和数字采集卡组成,CCD拍摄散斑图像,并将其传输给数字采集卡,经采集卡转换成数字图像,以矩阵形式输入到数据处理装置。数据处理装置根据光学相关识别技术设计的检测程序对采集到的数字图像进行相关运算,通过对相关峰的准确定位来获取物体的形变信息。     

双光束干涉产生的动态散斑

本文推导出双光束干涉情况下产生的动态散斑场的时间空间相关函数,并且利用光子相关技术进行实验验证,得到与理论完全符合的结果。 关键词：     

串级散斑场动态特性的研究

本文用统计光学方法推导了由两个漫射体形成的串级散斑场的统计性质。得出了漫射体的运动速度v与相关时间ι_c成线性的关系,讨论了经过三次随机调制的串级散斑场的斑纹平均半径较之一次调制斑纹半径为小。理论与实验结果符合得很好。     

运动变形表面在相干光照明下的自由空间散斑位移分布

物体表面在一束相干光照明下的空间散斑位移场分布对于分析物体表面状态及位移、变形等信息具有重要意义。本文应用散斑场的相关方法与散斑相移技术得到了物体表面位移及变形参量与自由空间衍射场散斑位移的一般关系,给出了这种一般关系的简化与分离条件,并对物体平移、转动及热加载条件下的蜂窝结构进行了实验。     

电子显微镜散斑照相技术

提出了一种新颖的人工亚微米/纳米散斑制作技术.采用超声波分散亚微米/纳米颗粒,然后利用范德华力、静电力和毛细力将其吸附在试件表面.在特定分辨率的扫描电镜下,物体表面的亚微米/纳米颗粒可以看作是亚微米/纳米散斑.此外,发展了一种测量面内亚微米/纳米级变形的电子显微镜散斑照相技术.详细介绍了人工制作亚微米/纳米散斑和电子显微镜散斑照相技术,实验验证了技术的可行性     

散斑场相位涡旋及其传播特性的实验研究

用CCD记录散斑场和参考光的干涉图样, 利用傅里叶变换法实现了散斑场复振幅以及相位分布的实验提取, 在复振幅实部零值线和虚部零值线切点处出现一种新的相位奇点, 与两条零值线交点处的传统相位奇点周围单调螺旋变化的相位分布不同, 绕切点一周的相位具有先增大后减小几乎呈对称性分布的特性, 为了解释这种新的相位奇点,提出了准孪生相位涡旋的概念. 在理论研究散斑场强度的纵向自相关函数的基础上, 实验观察散斑场相位涡旋的传播, 发现在光强纵向相关长度范围内的不同传播距离处的观察面上, 复振幅实部和虚部随机变化而涡旋的 关键词： 相位涡旋 散斑 干涉     

Quasi-confocal fluorescence sectioning with dynamic speckle illumination

We present a simple modification to a conventional wide-field fluorescence microscope that provides depth discrimination in thick tissues. The technique consists of illuminating a sample with a sequence of independent speckle patterns and displaying the rms of the resultant sequence of fluorescence images. The advantage of speckle illumination is that it provides diffraction-limited illumination granularity that is highly contrasted even in scattering media. We demonstrate quasi-confocal imaging in a mouse olfactory bulb labeled with green fluorescent protein.     

Image formation in conventional brightfield reflection microscopes with optical sectioning property via structured illumination

We present a theoretical analysis of the image formation in conventional brightfield reflection microscopes with optical sectioning property via structured illumination. We show that the optically sectioned images obtained with this approach possess the optical sectioning strengths comparable to those obtained with the confocal microscope. We further show that the transfer function behaviour is directly comparable to that of the true confocal instrument. Some effects of spherical aberrations are included in the analysis. The theoretical considerations are compared with and confirmed by experimental results.     

Optical sectioning using single‐plane‐illumination Raman imaging

Confocal Raman imaging is widely used for optical sectioning of materials. However, for biological applications it often suffers from poor axial resolution, photodamage to the sample of interest, substrate interference, and long acquisition times. We have applied the principles of light sheet microscopy to Raman imaging and show for the first time that optically sectioned Raman images can be obtained in significantly lower acquisition times. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optical sectioning in wide-field microscopy obtained by dynamic structured light illumination and detection based on a smart pixel detector array

Optical sectioning in wide-field microscopy is achieved by illumination of the object with a continuously moving single-spatial-frequency pattern and detecting the image with a smart pixel detector array. This detector performs an on-chip electronic signal processing that extracts the optically sectioned image. The optically sectioned image is directly observed in real time without any additional postprocessing.     

Image formation in structured illumination wide-field fluorescence microscopy

We present a theoretical analysis of the image formation in structured illumination wide-field fluorescence microscopy (SIWFFM). We show that the optically sectioned images obtained with this approach possess the optical sectioning strengths comparable to those obtained with the confocal microscope. We further show that the transfer function behaviour is directly comparable to that of the true confocal instrument. The theoretical considerations are compared with and confirmed by experimental results.     

Wide-field fluorescence sectioning with hybrid speckle and uniform-illumination microscopy

We describe a method of obtaining optical sectioning with a standard wide-field fluorescence microscope. The method involves acquiring two images, one with nonuniform illumination (in our case, speckle) and another with uniform illumination (in our case, randomized speckle). An evaluation of the local contrast in the speckle-illumination image provides an optically sectioned image with low resolution. This is complemented with high-resolution information obtained from the uniform-illumination image. A fusion of both images leads to a full resolution image that is optically sectioned across all spatial frequencies. This hybrid illumination method is fast, robust, and generalizable to a variety of illumination and imaging configurations.     

结合虚拟单像素成像解卷积的双边照明光片荧光显微技术

光片荧光显微术(light-sheet fluorescence microscopy,LSFM)采用薄片光束从侧面激发样品,在垂直于光片方向上进行成像,具有成像速度快、光学层析能力强以及光漂白和光毒性低等优点,适用于对较大活体生物样品进行高质量、长时间三维动态观测.然而,传统高斯光束LSFM存在分辨率低和成像视场小的...     

平场复用多焦点结构光照明超分辨显微成像

多焦点结构光照明显微技术(multifocal structured illumination microscopy, MSIM)能在50μm的成像深度内和1Hz的成像速度下实现两倍于衍射极限分辨率的提升,相比传统的宽场结构光照明显微技术,具有较大的成像深度和层析能力,更适合应用于厚样品的长时程三维超分辨成像.然而, MSIM存在成像速度慢、图像处理过程复杂等问题.本文提出了一种基于平场复用多焦点结构光照明的快速超分辨显微成像方法和系统(flat-field multiplexed MSIM, FM-MSIM),通过在照明光路中插入光束整形器件,将高斯光束转变为均为分布的平顶光束,提高激发点阵的强度均匀性和扩大视场;通过将每个衍射受限的激发点沿y方向延长,形成新的多路复用多焦点阵照明图案,提高能量利用率,减少扫描步数,进而提高成像速度和信噪比;结合基于多重测量矢量模型的稀疏贝叶斯学习图像重构算法,简化图像重构步骤,在保证空间分辨率的同时实现至少4倍于传统MSIM的成像速度.在此基础上,利用搭建的FM-MSIM系统进行了BSC细胞微管样片和小鼠肾切片标准样片的超分辨成像实验,实验结果证明...     

表面等离激元结构光照明显微成像技术研究进展

结构光照明显微成像技术(SIM)因其高分辨、宽场、快速成像的优势,在生物医学成像领域发挥了不可估量的作用.结构光照明显微成像技术与动态可控的亚波长表面等离激元条纹相结合,可以在不借助非线性效应的情况下,将传统SIM的分辨率从2倍于衍射极限频率提升到3 4倍,此外还有抑制背景噪声、提升信噪比的能力,在近表面的生物医学成像应用中有重要价值.本文介绍了表面等离激元结构光照明显微成像技术的原理,并总结了近几年国内外的相关研究进展.