Nyligen föreslog ett forskarlag under ledning av prof. Wang Yingjian vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), en effektiv metod för att implementera Fourier ptychographic avbildningsteknik för rörliga objekt, vilket framgångsrikt uppnådde högupplöst bildbehandling av rörliga föremål på avstånd.
De relaterade resultaten publicerades i Optics Express och presenteras som en redaktörs val.
Fourier ptykografisk avbildningsteknik kombinerar fasåterställningsalgoritmer och syntetisk bländarteknik för att uppnå högupplöst avbildning av objekt, som kan appliceras på både mikroskopiska och makroskopiska avbildningsfält. Dess tillämpning har dock i första hand fokuserat på stationära objekt, vilket lämnar en lucka i högupplöst avbildning av rörliga objekt i praktiska scenarier.
I den här forskningen, genom att gräva ner sig i avbildningsprincipen och Fourier-transformationsegenskaper hos linser, upptäckte teamet att objektrörelser inom belysningsområdet orsakade en fasförskjutning i Fraunhofers diffraktionsfält, samtidigt som annan information lämnades opåverkad. Genom att utnyttja bildregistreringstekniker kan denna fasförskjutning elimineras.
Den föreslagna metoden använde en enda bildkamera med liten bländare för att fånga sekventiella lågupplösta bilder av rörliga föremål. Genom registrering behandlades dessa sekventiella bilder som om de hade tagits under stationära förhållanden. Därefter möjliggjorde avancerade algoritmer rekonstruktion av högupplösta bilder motsvarande de som erhölls med detektering med stor bländare.
Användningen av utökade koherenta ljuskällor introducerar dock utmaningen med fläckinterferens, vilket kan resultera i förlust av objektinformation.
För att ta itu med detta samlade forskare kontinuerligt in flera bilder av rörliga föremål från samma kameraposition. Genom att registrera och beräkna medelvärde för dessa bilder mildrades effekten av fläckinterferens, vilket ledde till förbättrad bildkvalitet. I inomhusexperiment uppnådde en enda bildkamera med liten bländare framgångsrikt högupplöst avbildning av rörliga föremål, vilket gav bilder motsvarande de som erhölls med 2,5 gånger större bländardetektion.
Denna forskning markerade den första tillämpningen av Fourier-ptykografisk avbildning med en kamera på rörliga objekt, vilket möjliggör högupplöst avbildning i sådana scenarier. Fynden representerade ett betydande tekniskt genombrott, utökade tillämpningspotentialen för Fourier ptychographic imaging och öppnade upp nya möjligheter inom detta område.
Mer information: Runbo Jiang et al, Long-range Fourier ptychographic avbildning av det dynamiska objektet med en enda kamera, Optics Express (2023). DOI:10.1364/OE.498226
Journalinformation: Optics Express
Tillhandahålls av Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences
