傅里叶叠层显微术的光照校准：提升超分辨率成像质量的关键

傅里叶叠层显微术(Fourier Ptychographic Microscopy, FPM)是一种新兴的计算成像技术，它在显微镜成像领域引入了全新的照明和数据采集方式。传统的显微镜通常依赖于单一光源的照明，而FPM则利用可编程LED阵列，通过多个角度照射样品，以获取更全面的光谱信息。然而，LED灯珠的光强度受角度影响显著，随着照射角度增加，光强会快速衰减，这导致不同角度下得到的图像亮度不均匀，直接影响了最终重建图像的质量。 在FPM的相位迭代反演重建过程中，这种光照强度的不一致性是个关键问题。如果不进行适当的校正，可能会导致图像失真、对比度降低以及分辨率下降。为了克服这个问题，研究者杨佳琪、马骁、林锦新和钟金钢等人深入探讨了这一现象，并通过数值模拟来验证光强校正的必要性。他们揭示了光照强度不均一的原因在于LED元件的固有特性，以及它们在不同角度下的光输出差异。 数值模拟在这个过程中扮演了关键角色，它帮助研究人员理解和预测实际实验中的光强分布情况。通过模拟，他们发现对不同角度的光强进行校正是提高图像质量的关键步骤，可以有效地补偿因角度变化带来的照明强度变化，使得相位信息更加准确，从而提升超分辨成像的性能。 最后，他们实施了物理上的光强校正实验，通过精确测量和调整LED阵列的光强度输出，实现了在不同角度下的均匀照明。这些实验结果证实了光强校正的有效性，证明了通过优化照明条件，FPM能够获得更高质量的图像，对于提升光学成像技术的整体性能具有重要意义。 傅里叶叠层显微术的照明光强校正研究不仅解决了成像系统中光照不均的问题，还为其他计算成像技术提供了重要的理论支持和实践指导，推动了超分辨成像技术的发展。这项研究强调了在现代光学仪器设计和数据处理中，对光照强度的精确控制和校准是提升成像质量和分辨率的重要手段。