在光学显微镜下，细胞、细菌、组织等生物结构清晰地呈现出来，为生物学领域的科学家们打开了崭新的世界，而光学显微镜也被广泛地应用于观测活体生物。近年来，随着成像设备、处理方法的升级，光学显微成像技术已逐渐由传统成像模式发展到计算及智能显微成像模式，使人们对微观世界的了解愈发深入。近日，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子学国家重点实验室姚保利研究员，带领先进光学显微成像研究团队，形成了具有高分辨、大视场、三维、快速特性的新型光学显微成像技术，对智能化光学成像设备产业起到了科技支撑作用。
“传统光学显微镜存在空间分辨率和空间带宽积受限、相位信息获取能力不足、三维信息获取时间长等局限性，急需克服和改善。”姚保利表示，面对这些问题，团队结合深度学习技术和压缩感知理论，应用光片荧光显微成像、结构光照明显微成像、定量相位成像等显微成像领域的新技术与新方法，在智能光学显微成像领域进行了深入探索。
据了解，智能显微成像借助于计算光学成像技术，使传统显微镜获得新的成像功能。智能显微成像技术以数据驱动及物理模型驱动为基础，具有大视场成像、快速获取三维信息等能力，可利用二维图像传感器重建成像的空间、角度等四维光场信息。此外，该技术拥有多项新功能，包括允许对获取的光场图像经不同的后期处理，实现多视角成像、数字重聚焦成像等。
“目前，我们研发了结构光照明超分辨显微成像、数字全息显微成像、光片荧光显微成像、散射成像术、高速高分辨计算成像等多项技术，提交了‘基于深度学习的宽场彩色光切片显微成像方法’‘基于深度学习的结构光照明超分辨成像基因检测方法’等发明专利申请，不仅解决了成像速度问题，还在成像功能、信息获取维度、性能指标上获得了显著提升。”姚保利介绍，在研究过程中，团队还与空军军医大学、北京大学、中科院动物研究所、中科院力学所、深圳华大智造、宁波永新公司等多家单位开展合作，取得了良好的效果。
姚保利表示，下一步，团队将继续优化和完善相关成像算法和光学系统设计，进一步扩大技术的应用领域，争取在生物、医学、化学、材料科学、流体力学、工业微观检测等领域发挥更大的作用。（刘弘一）
（编辑：晏如）
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