Группа исследователей из Лаборатории интеллектуальной вычислительной визуализации (SCILab) Нанкинского университета науки и технологий под руководством профессора Чао Цзо представила новый метод визуализации под названием PCA-iSIM.
Эта система обеспечивает получение изображений высокого разрешения в режиме реального времени, используя более компактную и экономичную конструкцию, устраняя ряд ограничений традиционных методов SIM.
Исследователи разработали вычислительную стратегию, которая сочетает в себе отображение коэффициентов высокой модуляции с анализом главных компонентов (PCA). Вместо того чтобы полагаться на слабые высокочастотные сигналы, этот метод связывает легко обнаруживаемые низкочастотные паттерны с их высокочастотными аналогами. Такой подход позволяет системе оценивать волновые векторы освещения даже при очень низком контрасте.
Затем метод главных компонент (PCA) применяется для выделения наиболее сильных сигналов из зашумленных данных. Объясняя метод, профессор Цзуо говорит: «Используя возможности PCA по уменьшению размерности и подавлению шума, мы можем изолировать информацию, связанную с освещением, заложенную в данных, и точно восстановить параметры освещения на уровне субпикселей».
Этот процесс повышает как надежность, так и точность оценки параметров, что крайне важно для получения четких изображений сверхвысокого разрешения.
Команда протестировала PCA-iSIM, используя специально разработанную некогерентную SIM-систему на основе DMD. Результаты показывают улучшение разрешения более чем в 1,9 раза, достигая эффективного разрешения около 100 нм (0,0001 мм), при сохранении скорости получения изображений в реальном времени до 30 кадров в секунду.
«Эта работа принципиально расширяет возможности микроскопии с некогерентным структурированным освещением», — отмечают авторы. «Благодаря сочетанию компактного оборудования и передовой вычислительной реконструкции, PCA-iSIM открывает новые возможности для доступной и высокопроизводительной сверхразрешающей визуализации».
Фото: Схема процесса получения изображений. Некогерентный свет, модулированный DMD, направляется в микроскоп и фокусируется на плоскости образца объективом, создавая структурированное освещение для сверхразрешающей визуализации субклеточных микроструктур. Авторство: Цзямин Цянь и др. из Нанкинского университета науки и технологий, Нанкин, Китай.
Источник https://scitechdaily.com
