2025/12/20Исследовательская группа из Хуачжунского университета науки и технологий предложила PAMR (Physics-Aware Aberration-Corrected Meta Neural Representation) — самообучающуюся систему 3D-реконструкции для динамической визуализации живых клеток без использования меток. Результаты исследования опубликованы в рецензируемом международном журнале по оптике Advanced Photonics Nexus.
PAMR: Методологические достижения в области трехмерной томографии без использования меток.
Трехмерная томографическая визуализация без использования меток привлекает все большее внимание в биологической микроскопии благодаря низкой фототоксичности и упрощенной оптической конфигурации. Однако традиционная фурье-птихографическая томография (ФПТ) часто ограничена выраженными артефактами реконструкции и высокой вычислительной сложностью, что ограничивает ее применимость для динамического наблюдения за живыми клетками и образцами с большим полем зрения.
Интегрируя нейронные представления с априорными знаниями, основанными на физических принципах, PAMR демонстрирует систематические улучшения по сравнению с традиционными подходами:
Ускоренная объемная реконструкцияВремя реконструкции одного трехмерного объема (585 × 585 × 120 вокселей) сокращается с 250 с до 28 с, что соответствует приблизительному десятикратному увеличению скорости реконструкции.
Улучшение разрешения за пределы дифракционного предела.t: Используя полусферическую систему освещения с 66 светодиодами в сочетании с объективом 40×/0,95 NA, PAMR достигает разрешения в половину шага 137 нм в поперечном направлении и 550 нм в осевом направлении, что представляет собой приблизительно двукратное улучшение по сравнению с дифракционным пределом объектива.
Надежная работа в условиях редкого поля зрения.Высококачественные реконструкции сохраняются при уменьшении количества ракурсов до 75%. При уменьшении числа углов освещения со 120 до 30 качество реконструкции остается стабильным, а значения SSIM значительно превосходят значения, полученные с использованием традиционных методов FPT.
Поддержка камер FL 9BW для проверки PAMR.
Высокоточная регистрация сигнала и стабильность изображения имеют решающее значение для экспериментальной проверки алгоритмов современной вычислительной микроскопии. (Tucsen)FL 9BWНаучная камера предоставляет ключевые аппаратные возможности, поддерживающие структуру PAMR.
Высокоточная регистрация сигналов
CMOS-сенсор с задней подсветкой и пиковой квантовой эффективностью 92%, обеспечивающий эффективное обнаружение слабых сигналов без меток.
Уровень шума считывания 0,9 e⁻ в сочетании со сверхнизким темновым током (< 0,0005 e⁻/п/с) минимизирует вклад шума и сохраняет целостность сигнала в условиях низкой освещенности.
Большой формат сенсора 15,96 мм (1 дюйм) обеспечивает полное покрытие неоднородных структур образца, снижает потери информации и поддерживает этап коррекции аберраций в процессе реконструкции.
Возможность получения изображений высокого разрешения
Шаг пикселя 3,76 мкм, хорошо соответствующий дифракционному пределу объектива 40×/0,95 NA и отвечающий критерию дискретизации Найквиста.
Массив пикселей размером 3000 × 3000, обеспечивающий эффективный сбор данных многоуглового освещения, необходимых для высокоточной компьютерной реконструкции.
Долговременная стабильность изображения
Сочетание сверхнизкого темнового тока (< 0,0005 e⁻/п/с) и глубокого охлаждения обеспечивает получение изображений с высоким отношением сигнал/шум при длительной экспозиции, одновременно снижая фототоксические эффекты, связанные с высокой интенсивностью освещения.
Ссылки
Sun M, Zhong F, Mao S, et al. Физически обоснованное метанейронное представление для высокоточной, с коррекцией аберраций, разреженной фурье-птихографической томографии [J].
Уведомление об авторских правахДанная статья призвана предоставить справочную информацию по применению научных камер. Часть содержания заимствована из соответствующих опубликованных научных работ. Все авторские права принадлежат первоначальным авторам. Пожалуйста, указывайте источник при цитировании или повторном использовании данного материала.
