Forskning muliggør billeddannelse i høj opløsning af objekter i bevægelse ved hjælp af Fourier-ptykografisk billeddannelse

For nylig foreslog et forskerhold ledet af prof. Wang Yingjian ved Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) fra Chinese Academy of Sciences (CAS), en effektiv metode til at implementere Fourier ptykografisk billedteknologi til objekter i bevægelse, som med succes opnåede højopløsningsbilleddannelse af bevægelige objekter på afstand.

De relaterede resultater blev offentliggjort i Optics Express og vist som en Editor's Pick.

Fourier ptykografisk billeddannelsesteknologi kombinerer fasegendannelsesalgoritmer og syntetisk blændeteknologi for at opnå højopløsningsbilleddannelse af objekter, som kan anvendes til både mikroskopiske og makroskopiske billeddannelsesfelter. Dens anvendelse har dog primært fokuseret på stationære objekter, hvilket efterlader et hul i højopløsningsbilleder af bevægelige objekter i praktiske scenarier.

I denne forskning opdagede holdet, ved at dykke ned i billeddannelsesprincippet og Fourier-transformationskarakteristika for linser, at objektbevægelser inden for belysningsområdet forårsagede et faseskift i Fraunhofer-diffraktionsfeltet, mens andre informationer ikke blev påvirket. Ved at udnytte billedregistreringsteknikker kan denne faseforskydning elimineres.

Den foreslåede metode anvendte et enkelt billedkamera med lille blænde til at optage sekventielle billeder i lav opløsning af objekter i bevægelse. Gennem registrering blev disse sekventielle billeder behandlet, som om de var optaget under stationære forhold. Efterfølgende muliggjorde avancerede algoritmer rekonstruktionen af ​​billeder i høj opløsning svarende til dem, der blev opnået med detektering med stor blænde.

Brugen af ​​udvidede kohærente lyskilder introducerer imidlertid udfordringen med pletterinterferens, som kan resultere i tab af objektinformation.

For at løse dette indsamlede forskere løbende flere billeder af objekter i bevægelse fra samme kameraposition. Ved at registrere og beregne et gennemsnit af disse billeder blev virkningen af ​​pletterinterferens afbødet, hvilket førte til forbedret billedkvalitet. I indendørs eksperimenter opnåede et enkelt billedkamera med lille blænde med succes højopløsningsbilleder af bevægelige objekter, hvilket gav billeder svarende til dem, der blev opnået med 2,5 gange større blændedetektion.

Denne forskning markerede den første anvendelse af Fourier-ptykografisk billeddannelse med et enkelt kamera til objekter i bevægelse, hvilket muliggjorde billeddannelse i høj opløsning i sådanne scenarier. Resultaterne repræsenterede et betydeligt teknologisk gennembrud, der udvidede anvendelsespotentialet for Fourier ptykografisk billeddannelse og åbnede op for nye muligheder på dette område.

Flere oplysninger: Runbo Jiang et al., Long-range Fourier ptykografisk billeddannelse af det dynamiske objekt med et enkelt kamera, Optics Express (2023). DOI:10.1364/OE.498226

Journaloplysninger: Optics Express

Leveret af Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences