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基于谐波的多光子扫描结构光照明超分辨显微成像

汪磊, 郑晓敏, 周洁, 王美婷, 陈嘉杰, 曾佑君, 许改霞, 王颖, 邱海霞, 邵永红, 屈军乐, 高志, 顾瑛

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 65-72 doi: 10.1016/j.eng.2021.12.010

摘要：

本文提出了一种利用多光子非线性效应的多光子结构光照明超分辨显微成像（multiphoton-structured illumination通过扫描正弦结构的照明光激发样本产生多光子荧光信号或谐波信号，从而利用由光学非线性效应产生的非正弦结构信号光的谐波来提高分辨率。本文提出了mP-SIM 理论以重建系统的超分辨图像。如果考虑多光子非线性效应的所有高阶谐波（阶数足够高，即m足够大），则mP-SIM 在理论上可实现无限分辨率。对细胞内染色F-肌动蛋白和小鼠尾腱胶原纤维成像，进一步验证了mP-SIM 的超分辨成像能力。该方法不但适用于多光子荧光超分辨显微成像，而且适用于非标记的如SHG等超分辨显微成像；重要的是，该方法不需要特定的荧光团或高功率激发光，可直接用于商用mP显微系统来实现超分辨成像。

关键词：超分辨显微成像结构光照明超分辨显微成像多光子结构光照明超分辨显微成像 SIM 二次谐波产生（SHG）-SIM

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邵永红：基于谐波的多光子扫描结构光照明超分辨显微成像（2022年12月9日）

2023年02月01日

关键词：高端测量仪器

超分辨光学显微镜：原理、仪器与应用 Special Feature on Precision Measurement and Inst

Bao-kai WANG, Martina BARBIERO, Qi-ming ZHANG, Min GU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第5期页码 608-630 doi: 10.1631/FITEE.1800449

摘要：近二十年来，多种基于荧光与非荧光的光学显微镜发展迅速，突破了衍射极限。本文综述了超分辨显微镜的基本原理、技术成就和仪器应用，讨论了超分辨显微镜在成像以及其他方面的应用。

关键词：超分辨；成像；光学显微镜

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4Pi荧光超分辨显微术综述 Review

郝翔, 李依明, 傅爽, 李旸晖, 许迎科, 匡翠方, 刘旭

《工程（英文）》 2022年第11卷第4期页码 146-153 doi: 10.1016/j.eng.2020.07.028

摘要：

自20 世纪90 年代以来，持续的科技进步突破了光学显微镜的衍射极限，使三维超分辨显微成像技术得以实现。回顾这些历程，一个重要的里程碑是基于两个对置物镜的4Pi 显微架构及其超分辨版本的出现。鉴于此，本文综述了4Pi 超分辨显微术的近期进展。总体上，4Pi 超分辨显微镜为透明样品观测提供了一
种能够突破衍射极限、非侵入、各向同性的三维分辨率的技术手段。具体而言，本文针对目标开关和随机开关两个主要4Pi 超分辨显微术版本，讨论了它们的架构、原理、应用和未来发展趋势。

关键词：荧光超分辨显微术超分辨成像 4Pi超分辨显微术 isoSTED 4Pi-SMLM

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超分辨近场光学成像技术及其产业开发

吴世法

《中国工程科学》 2000年第2卷第2期页码 10-14

摘要：

超分辨近场光学成像技术是当前国内外一个重要的高新技术前沿课题，也将是我国21世纪初应该发展的一项高新技术产业。文中介绍了我国自1991年以来开拓研究的进展，探讨了国际学术界及产业开发中当前存在的主要问题，提出了各类超分辨扫描模式成像公式的乘法表达式，并作了分析比较。

关键词：超衍射权限分辨近场光学成像技术超分辨光学显微镜

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超分辨显微成像技术中的计算方法 Review

Zhi-ping ZENG, Hao XIE, Long CHEN, Karl ZHANGHAO, Kun ZHAO, Xu-san YANG, Peng XI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1222-1235 doi: 10.1631/FITEE.1601628

摘要：超分辨显微成像技术已广泛应用于多个领域。其中，计算方法的优化和提升，对超分辨显微系统成像质量优化至关重要。本文综述了目前主流超分辨显微技术采用的计算方法，包括反卷积显微技术、基于偏振的超分辨显微技术、结构光照明显微技术、图像扫描显微技术、超分辨光学涨落显微成像技术、单分子定位显微技术、贝叶斯分析超分辨显微技术、受激辐射损耗显微技术和移位显微技术。新计算方法的发展将有助于提升超分辨显微的成像效果，使其具备更好的分辨率、更高的精度和更快的图像处理速度。

关键词：超分辨显微；反卷积；计算方法

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基于片上波导的超灵敏探测与超分辨成像 Review Articles

庞陈雷,刘旭,陈伟,杨青

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第8期页码 1134-1149 doi: 10.1631/FITEE.1900211

摘要：本综述介绍基于芯片的波导生物传感和成像技术的最新研究进展，这些技术可显著降低系统复杂度。这些技术利用波导表面的近场倏逝场与周围样品产生相互作用，实现对被检测生物分子的高灵敏探测和微纳样品的高信噪比超分辨成像。相关检测与成像波导芯片的制作过程简单，且同传统半导体加工工艺兼容，具有大规模生产应用前景。通过与近年来快速发展的片上集成光源结合，这些技术为实现片上系统集成的生物分子检测和超分辨成像提供了可能。

关键词：导探测；波导成像；倏逝场照明；移频与频谱拼接

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计算成像领域新理论和新方法 Review

Xue-mei HU, Jia-min WU, Jin-li SUO, Qiong-hai DAI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1207-1221 doi: 10.1631/FITEE.1700211

摘要：计算成像学从光传播和信息传递角度为光的整个成像过程建模，将计算能力引入传统光学成像，旨在突破视觉信息记录的局限。计算成像领域的进展，促进了不同基础学科和应用学科的发展。我们概述了计算成像领域的基本原则和方法、发展过程及其在科学发展中起到的重要作用，从视觉信号的不同维度——包括空间、时间、角度、光谱、相位——分别综述了计算成像领域最新和最先进的研究进展，并讨论了该领域有发展前景的研究方向

关键词：计算成像；多维多尺度；超分辨；飞秒成像；3D重建；超光谱成像

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交互式语音地球仪照明结构研究

郭阳宽,李颖晖,许玮,熊琦,马靖,王勇,宋宇

《中国工程科学》 2007年第9卷第5期页码 50-52

摘要：

简述了交互式语音地球仪结构原理；研究了地球仪上首都的无歧义显示、发光二极管的布置以及首都显示分辨率；制成了交互式语音地球仪。

关键词：语音地球仪结构设计分辨率束光筒无歧义照明

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光学显微镜分辨率提升至亚纳米级

Chris Palmer

《工程（英文）》 2023年第31卷第12期页码 11-14 doi: 10.1016/j.eng.2023.11.002

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交互式体积光照绘制中基于GPU的单绘制遍多切片算法 Research Articles

罗德宁,林毅,张建伟

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第8期页码 1092-1103 doi: 10.1631/FITEE.2000214

摘要：体绘制在医学成像和工程应用领域发挥着重要作用。为获得更好的体数据三维形状感知，近年来人们在真实感光照体绘制方面进行了大量研究。本文提出一种基于GPU的可扩展单绘制遍多切片（multi-slice per pass，MSPP）体绘制算法，该算法可以快速生成全局体阴影，并基于传递函数实现半透明效果，以改善体数据的形状和深度感知。对真实数据的测试表明，MSPP在不损失光照效果的情况下显著优于一些复杂的体积阴影算法，例如半角切片（half-angle slicing）。

关键词：体绘制；体积光照；体数据；单绘制遍多切片

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高速单像素成像技术原理及应用 Review

Qiang GUO, Yu-xi WANG, Hong-wei CHEN, Ming-hua CHEN, Si-gang YANG, Shi-zhong XIE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第9期页码 1261-1267 doi: 10.1631/FITEE.1601719

摘要：单像素成像技术具有利用一个单像素探测器获取高分辨图像的能力，近十年来得到广泛关注。该技术已应用于多个领域，如核磁共振成像、航天遥感、太赫兹成像和高光谱成像。然而，单像素相机的成像速度受到数字微镜阵列和图像压缩程度限制，导致其时间分辨率较低（毫秒量级）。因此，观察显微成像中的高速动态现象对于单像素相机而言是巨大挑战。最近，基于光子时间拉伸的高速单像素成像技术被提出，其远超普通相机的成像速度也得到验证。本文介绍了光子时间拉伸技术的原理和应用，给出了高速单像素相机的结构，并通过实验证实利用该相机可实现高速和高吞吐量细胞流式分析，最后，讨论了高速单像素相机的局限和应用潜力。

关键词：压缩采样；单像素成像；光子时间拉伸；成像式流式细胞仪

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基于多声源波速结构成像的岩体异常区域超前辨识方法 Article

董陇军, 裴重伟, 谢鑫, 张义涵, 闫先航

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 191-200 doi: 10.1016/j.eng.2022.05.016

摘要：为了满足地下工程高精度探测的需求，本文提出一种层析成像方法以辨识复杂岩体结构中的异常区域，结合了走时层析、阻尼最小二乘法和高斯滤波等技术。陕西震奥矿山现场应用结果证明了该方法可利用矿山开采中爆破、微震等多类声源对矿山内部未知结构进行波速场成像。本研究不仅实现了走时层析成像方法在异常区域识别中的应用，而且为地下岩土工程中潜在风险源的探测提供了新的思路。

关键词：地下工程走时层析复杂结构异常区域辨识射线追踪

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中微子研究新进展

黄志洵

《中国工程科学》 2002年第4卷第10期页码 90-93

摘要：文章论述了两个关键问题，即光子与中微子的相似性和令人感兴趣的超光速中微子理论。

关键词：中微子超光速快子光子

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MPIN：基于宏像素聚合的光场图像超分辨率网络 Research Articles

王歆雅1,马佳义1,高文静1,江俊君2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第10期页码 1299-1310 doi: 10.1631/FITEE.2000566

摘要：现有的大多数光场超分辨率方法不能充分利用角度信息，或者由于利用部分视图而产生不均衡的性能。为解决这些问题，本文提出一种基于宏像素表示的光场图像超分辨率聚合网络模型（称为MPIN）。在宏像素表示下，该网络通过扩展角度混洗层来提高宏像素图像的空间分辨率，有效避免了混叠。在合成和真实光场数据集上的大量实验表明，本文提出的方法在定性和定量上均实现了比现有方法更好的性能。此外，该方法在保持光场图像固有极线结构的同时，具有均衡性能分布的优点。

关键词：光场；超分辨率；宏像素表示