Smart Computational Imaging (SCI) Lab

智能计算成像实验室

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       荧光显微成像是一种依赖于外源性荧光试剂的成像技术，通过荧光染色等化学染色方法，可以为弱吸收性（透明）生物样品提供高对比度成像；泽尼克相衬显微术（Zernike phase contrast, ZPC）和微分干涉相衬显微术（Differential interference contrast,DIC）则利用相位分布来产生强度图像衬度，这一类方法将相位差或相位梯度转换为强度对比，从而大大地提高了透明物体在光学显微镜下的可分辨性。而定量相位成像技术（Quantitative phase imaging, QPI）可以定量地反映待测样品沿轴向的光程差延迟，并且能够量化细胞组织结构的某些重要的物理特性，在生物医学成像及生命科学等领域得到了广泛的应用。　

       区别于二维定量相位分布，通常更多地采用复折射率（Complex Refractive index），即空间介电常数来表征物体的三维光学属性分布。下图展示了未染色细胞样品的定量相位结果与三维折射率结果对比，利用定量相位成像技术恢复得到的相位结果实际上是待测样品三维折射率分布沿垂直于二维平面上的轴向投影信息（2.5D成像），并非物体内部真实的三维信息分布，且不具有轴向分辨能力。而利用衍射层析显微成像技术所恢复出来的是样品在三维体空间中的不同轴向位置的折射率信息分布（3D成像），具有轴向分辨与层析能力。因此，作为一种新型的三维显微成像工具——衍射层析显微成像技术的发展与应用成为了必然的趋势。

      本小组主要围绕基于光强传输的非干涉相位成与三维强度衍射层析显微成像，以及深度学习技术在计算光学显微成像中的应用等方向展开研究，并开发一系列围绕定量相位成像与三维衍射层析成像的显微镜仪器和配套软硬件算法平台等。

I. 无标记非干涉三维强度衍射层析

II. 基于光强传输的定量相位成像

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III. 基于深度学习技术的虚拟染色成像