新型高保真计算显微镜使用稳定的特征实现更清晰的成像

计算显微镜在生物医学和材料科学中至关重要。传统方法难以解决光学像差、噪声干扰以及物理模型和现实世界成像之间的差异，从而降低了分辨率和精度。它们依赖于像素级优化，在复杂环境中无法保持高质量的成像。因此，开发一种精确稳定的计算成像方法已成为研究热点

在《高级科学》杂志上发表的一项研究中，中国科学院西安光学与精密力学研究所（XIOPM）的潘安教授和清华大学的曹良才教授团队开发了一种新方法，即特征域相位检索（FD-PR），它显著提高了成像分辨率和抗干扰性，代表了计算显微镜的突破

所提出的FD-PR算法不同于传统的基于像素的方法。该算法使用图像边缘和纹理等稳定特征来创建用于波前重建的特征域损失函数。它有效地处理了噪声问题，增强了鲁棒性和适应性。此外，FD-PR框架包括一个灵活的约束块，支持不同的可调约束，进一步扩展了其适用性

研究人员发现，FD-PR在多种应用中表现出色。在全场傅里叶成像中，该方法有效地消除了渐晕效应，实现了大视场和高分辨率成像。在无噪声编码成像实验中，它在降低噪声、增强对比度和提高重建质量方面超越了传统算法

对于内联全息术，它将物理限制与图像去噪技术相结合，在单次曝光下实现了高质量的相位恢复。在盲大像差恢复中，它可以恢复高达6π的像差