极化差异干扰对比显微镜与以物理为灵感的插即用消极剂,用于一次性高性能定量相位成像

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 生物医学成像技术 生物医学成像技术
• 计算成像技术的成像

背景情况:

• 定量相成像 (QPI) 为透明标本提供无标签的对比度.
• 偏振差干扰对比 (PDIC) 显微镜是一种对光路径差异敏感的QPI技术.
• 传统的PDIC方法经常与噪音和有限的分辨率作斗争,阻碍了定量分析.

研究的目的:

• 开发用于PDIC显微镜的单次高性能定量相位成像方法.
• 通过整合一个以物理为灵感的深度学习denoiser来提高相位检索准确度和图像质量.
• 在模拟数据,幻影和生物组织样本上验证拟议方法的性能.

主要方法:

• 一个以物理为灵感的插件和播放的denoiser,一个定制的密集的残余U-Net (DRUNet) 与Tanh激活,被开发用于阶段检索.
• 使用乘数交替方向方法 (ADMM) 恢复定量阶段,平衡总方差调整和DRUNet消极器.
• 纳入了适应性策略,以加快融合并考虑测量噪声.

主要成果:

• 与传统方法相比,PDIC显微镜实现了相位检索的显著更高的质量和精度.
• 对模拟数据和幻影实验的验证证实了该方法的稳定性和有效性.
• 组织组织组织部分的高性能相位成像显示了该技术的实际应用性.

结论:

• 集成深度学习denoiser与PDIC显微镜提供了一个强大的方法,用于高性能定量相位成像.
• 这种方法克服了传统技术的局限性,提供了卓越的相位检索精度和图像质量.
• 开发的技术有望在各种研究和临床应用中对生物标本进行无标签的定量分析.