Forskere opnår direkte 3D, fuldfarvebilleder med konventionelt mikroskop

Konventionel bredfeltsmikroskopi (WFM) kan ikke give optiske snitbilleder (OS), som er nødvendige for 3-D volumetrisk rekonstruktion. Årsagen ligger i, at ufokuserede signaler altid er koblet inden for fokusplanet. Ved at introducere struktureret belysningsmikroskopi (SIM), forskere har opnået at fjerne de ufokuserede komponenter fra fokusplanet i fuld farve (FC).

Imidlertid, den nuværende FC-SIM-tilgang har brug for tre faseforskydne råbilleder for hvert fokuseret plan og hundredvis af aksialscannede planer. Denne tilgang forårsager et betydeligt antal råbilleder og lægger dermed en stor byrde på datalagring og behandlingstidsomkostninger. Hvordan man frigør en sådan byrde er stadig et spørgsmål.

For nylig, et forskerhold ledet af Prof. Yao Baoli ved State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), har rapporteret et dybt læringsskema FC-WFM-Deep for at opnå optiske snitbilleder i fuld farve til bredfeltsmikroskopi direkte.

I modsætning til FC-SIM-tilgangen, rekonstruktionsdatastørrelsen er 21 gange mindre, og fokusdybden fordobles. Dette arbejde blev offentliggjort i tidsskriftet Biomedicinsk Optik Express .

FC-WFM-Deep udnytter SIM-kortets unikke højopløsnings- og fuldfarvefunktioner fuldt ud. Effektivt, deep learning-netværket behøver kun træning til en enkelt bred-felt ramme. Efter træning, billeder af høj kvalitet med optisk opskæring, betydelig dybde i fokus, og fuldfarve kan erhverves direkte fra bredfeltrammen.

FC-WFM-Deep har en billedkvalitet, der kan sammenlignes med FC-SIM med hensyn til rumlig opløsning og dimensioner. Udover det, de nødvendige data for FC-WFM-Deep i fuldfarve 3-D-rekonstruktion kan være 21 gange mindre end for FC-SIM.

FC-WFM-Deep reducerer 3D-dataindsamlingskravene markant uden at miste detaljer og forbedrer 3D-billedhastigheden ved at udtrække den optiske sektion i dybdeskarpheden (DOF). Denne omkostningseffektive og bekvemme metode tilbyder et lovende værktøj til at observere biologiske 3D-farveprøver med høj præcision.