Holographic imaging through a scattering medium by diffuser-aided statistical averaging
我们介绍一种实用的数字全息方法，能够通过一个扩散或散射介质成像。该方法依赖于来自旋转毛玻璃漫射器的统计平均，以消除由第一静态漫射器或散射介质引入的散斑引起的不利影响。特别地，基于傅里叶变换全息术的设置被用来表明，通过在光学设置中引入额外的漫射器，可以在散射后恢复图像。该方法能够在生物医学或军事成像应用中从散射层后面恢复对象信息。
2016-05-16 physics.optics
Holographic laser Doppler imaging of pulsatile blood flow
我们报告的宽视场成像的脉动运动引起的血流使用外差全息干涉术对拇指的健康志愿者，在实时。利用频移马赫-曾德尔干涉仪在离轴配置下测量了绿色激光的光学多普勒图像。记录的光信号与皮肤以每秒几百微米的速度的局部瞬时平面外运动相关联，并与闭塞-再灌注实验期间通过体积描记术监测的血液脉搏相比较。
2015-03-31 physics.optics
Single-Pixel Imaging Technology in Holographic Microscopy
本文提出基于单像素成像的全息显微方法HM-SPI，用二次剩余和孪生素数生成循环掩模替代Hadamard掩模，并以单像素探测器结合FFT算法实现O(NlogN)复杂度的原始场重建，为宽光谱紧凑型全息系统发展提供新途径。
2025-04-10 physics.optics
Imaging Gold Nanoparticles in Living Cells Environments using Heterodyne Digital Holographic Microscopy
本文介绍了一种基于外差数字全息术的显微成像技术，可以在细胞环境中对亚波长尺寸的金胶体进行成像。3T3小鼠成纤维细胞的表面细胞受体用40 nm金纳米颗粒标记，并且生物样本用全息显微镜以全内反射配置成像。由于金纳米颗粒的散射效率高于细胞结构的散射效率，因此在整个样品散射场的3D映射内获得金标记物的准确定位，在x、y和z方向上的横向精度分别为5 nm和100 nm，证明了全息显微镜在活细胞环境中定位纳米颗粒的能力。
2009-11-26 physics.optics
Three-dimensional holographic imaging of incoherent objects through scattering media
针对光散射影响显微成像的挑战，提出利用虚拟介质复制散射效应并通过数值传播非相干场进行补偿的方法，实现了对隐藏物体的精确三维重建。
2025-02-03 physics.optics
Generalizable Deep Learning Approach for 3D Particle Imaging using Holographic Microscopy
本文提出一种利用人类对粒子衍射纵向变化感知的深度学习架构，仅用少量简单粒子全息图训练，即可在高浓度、高噪声及复杂粒子条件下实现高泛化3D粒子成像，并将处理速度提升数个数量级。
2024-11-25 physics.optics
Imaging of acoustic pressure modes in opto-mechano-fluidic resonators with a single particle probe
光-机械-流体谐振器（OMFRs）是一种高通量检测任意介质中自由流动微粒力学特性的新平台。实验提取的OMFR模式的形状，特别是流体核心内的声压场，是必不可少的确定灵敏度和提取的颗粒参数。在这里，我们展示了一种新的成像技术，用于同时捕获OMFR系统中的多个振动模式的空间分布的声压场。该机制使用微粒作为微扰成像探针，并可能揭示了粒子本身的多模惯性检测的逆路径。
2017-11-17 physics.optics
A plane wave analysis of coherent holographic image reconstruction by phase transfer
荧光成像在无数的科学努力中起着关键作用，特别是在生物科学中。荧光强度的三维成像通常需要串行数据采集，即用非成像单元件检测器对整个样品发射的荧光进行逐体素收集。虽然非成像荧光检测提供了一些散射鲁棒性的措施，在动态样本可以成像的速率是非常有限的。其他荧光成像技术利用成像检测来提高收集率。一个值得注意的例子是光片荧光显微镜，也被称为选择性平面照明显微镜（SPIM），它照亮了一个大的区域内的标本和收集发射的荧光在一个角度垂直或倾斜的照明光片。不幸的是，所发射的荧光的散射可能导致在高度混浊的生物介质中所收集的图像的模糊。我们最近介绍了一种成像技术，称为相干全息图像重建相转移（CHIRPT），结合了光片状照明与非成像荧光检测。通过将光片照明的速度与非成像检测的散射鲁棒性相结合，CHIRPT有望对生物成像产生巨大影响，特别是对于$\textit{in vivo}$制剂。在这里，我们提出了空间相干照明下的CHIRPT成像的数学形式主义，并提出实验数据，验证了理论模型。
2015-07-27 physics.optics
Holographic laser Doppler imaging of microvascular blood flow
我们报告局部浅表血流监测生物组织从激光多普勒全息成像。在时间平均记录条件下，全息术充当窄带带通滤波器，其与频移参考光束相结合，允许在射频范围内的频率选择性成像。这些多普勒图像是用离轴马赫曾德尔干涉仪获得的。在无任何外源性标记的情况下，用近红外激光对小鼠大脑皮层和大鼠眼底进行微血管血流动力学成分标测。这些措施是从一个基本的逆方法分析的本地一阶光学波动谱在低射频，从0 Hz到100 kHz。局部二次速度是由流体流动引起的多普勒展宽导出的，在后向散射配置中具有基本的扩散波谱形式。我们证明了二次平均速度评估在0.1至10毫米每秒的范围内，在体外和表面的血液灌注成像的空间分辨率约为10微米的啮齿动物模型的皮层和视网膜血流。
2014-12-01 physics.optics
3D-printable portable open-source platform for low-cost lens-less holographic cellular imaging
数字全息显微镜是一种新兴的潜在的低成本替代传统的光学显微镜的微物体成像在地球上，水下和空间。然而，立即访问微米级物体需要一个平衡良好的系统设计和复杂的重建算法，这是商业上可获得的，但不能以成本效益的方式访问。在这里，我们提出了一个开源的实现无镜头数字内联全息显微镜平台，基于现成的光学，电子和机械组件，成本不到190美元。它采用了一个蓝光半导体激光拾取器或发光二极管，一个针孔，一个由3个部分组成的3D打印外壳，以及一个单板便携式计算机和相机，并采用了开源的Fresnel-Kirchhoff例程。实验结果表明，激光头的空间分辨率为1.55 μ m，发光二极管光源的空间分辨率为3.91 μ m。外壳和机械部件都是3D打印的。打印机和重建软件源代码都是开放的。这种轻型显微镜可以对直径为6.5 μ m的无标记微球、直径约为8 μ m的人类红细胞以及50 μ m大小的快速生长植物烟草-BY-2悬浮细胞进行成像。通过涉及标准化测试目标的成像对比度量化来验证成像能力。所展示的3D可打印便携式开源平台代表了一种完全开放的设计，低成本的模块化和多功能的成像解决方案，可用于世界上高资源和低资源地区。
2019-04-09 physics.optics
Integrating the advantages of two single-pixel imaging schemes via holographic projection in ghost-imaging systems
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology（山东理工大学物理与光电工程学院）
本研究通过整合两种单像素成像方案，利用全息投影实现高帧率鬼成像，提升图像可见性并支持多帧相关测量。
2026-03-06 physics.optics
Generalized Optics-Free Cross-Correlation Ghost Imaging via Holographic Projection with Grayscale and Binary Amplitude-only Computer-Generated Holograms
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology（山东理工大学物理与光电工程学院）
本文提出一种基于全息投影的无光学交叉相关鬼成像方法，利用灰度和二进制幅度-only计算生成全息图实现高精度成像。
2026-03-06 physics.optics
Single-exposure full-field multi-depth imaging using low-coherence holographic multiplexing
我们提出了一种新的干涉成像方法，允许在一个单一的收购多个深度的成像，使用离轴低相干全息复用。该技术能够在单次图像采集中对厚样本内的多个切片进行分段成像。每个切片具有指示其轴向位置的不同的离轴干涉条纹取向，并且相机一次获取包含不同切片的复用全息图。我们证明了所提出的技术的振幅和相位成像的光学厚样品。
2019-03-28 physics.bio-ph physics.optics
Inline holographic microscopy through fiber imaging bundles
光纤成像束被广泛地用作薄的、被动的图像导管，用于内窥镜和内窥镜显微术，特别是用于共焦荧光成像。通过光纤束的全息显微术更具挑战性;相位共轭方法很复杂，需要大量的校准。本文介绍了如何简单的内联全息显微镜可以通过成像束使用部分相干照明光源从多模光纤。样品在透射中成像，其中强度全息图由束采样并传输到远程相机。然后，全息图可以被数值重新聚焦的体积成像，实现约6微米的分辨率超过1毫米的深度范围。该计划不需要任何复杂的事先校准，因此是不敏感的弯曲。
2020-09-15 eess.IV physics.optics
Optical-resolution photoacoustic imaging through thick tissue with a thin capillary as a dual optical-in acoustic-out waveguide
我们证明了用充水的石英毛细管（内径150 μm，长30 mm）引导高频光声波通过厚组织的能力。通过引导毛细管中的声波穿过3cm厚的脂肪层，获得了直径为30 μm的吸收尼龙线的光学分辨率光声图像。通过毛细管的传输损耗约为-20 dB，远低于通过脂肪层的-120 dB声衰减。因此，可以通过使用用于远程检测的小足迹毛细管声波波导来避免生物组织对高频声波的压倒性的声衰减。我们最后证明，毛细管可用作双光入声出波导，为开发无任何声学或光学元件的微创光学分辨率光声内窥镜铺平了道路。
2015-02-08 physics.optics
Sub-acoustic resolution photoacoustic imaging through scattering layers using speckle correlations
University of Birmingham（伯明翰大学）；University College London（伦敦大学学院）；University of Twente（特温特大学）
本文提出利用相干散射光产生的照明模式相关性，克服传统光电成像的分辨率限制，实现亚声学分辨率为11微米的高分辨率成像。
2026-04-27 physics.optics
Femtosecond-to-millisecond holographic imaging of laser ablation dynamics
Institute for Photon Science and Technology, The University of Tokyo（光子科学技术研究所，东京大学）；Department of Advanced Materials Science, The University of Tokyo（先进材料科学系，东京大学）；RIKEN Center for Advanced Photonics, RIKEN（理化学研究所先进光子学中心，理化学研究所）
研究飞秒激光烧蚀动力学，引入泵浦 - 探测全息成像方法，能在全时间范围重建光场，应用于BK7玻璃烧蚀，捕捉不同阶段变化，确定能量分配与低热影响加工的关系，为追踪材料转变提供途径。
2026-07-21 physics.optics
Large-scale holographic particle 3D imaging with the beam propagation model
提出了一种新的三维粒子场大规模全息重建算法。我们的方法是基于多散射光束传播方法（BPM）结合稀疏正则化，使高折射率对比度从一个单一的全息图恢复密集的3D粒子。我们表明，BPM计算全息图产生的强度统计密切匹配的实验测量，并提供高达9 $\times$比单散射模型更高的精度。为了解决逆问题，我们设计了一个计算效率高的算法，它减少了两个数量级的计算时间相比，国家的最先进的多重散射为基础的技术。我们表现出优越的重建精度在不同的散射强度下的模拟和实验。我们表明，BPM重建显着优于单散射方法，特别是深成像深度和高粒子密度。
2021-05-21 physics.optics
Overcoming the acoustic diffraction limit in photoacoustic imaging by localization of flowing absorbers
散射介质内部光声成像的分辨率受到声衍射极限的限制。在这项工作中，从超分辨率成像技术的灵感开发，以击败光学衍射极限，我们证明，本地化的个人光学吸收可以提供超分辨率光声成像远远超出了声学衍射极限。作为原理验证实验，当吸收珠流过通道时，用15 MHz线性CMUT阵列获得微流体通道的光声横截面图像。单个吸收体的定位允许通过以优于$λ/10$的精度重建通道宽度和位置来获得通道的超分辨横截面图像。考虑到内源性吸收剂（如红细胞）或外源性特定造影剂的离散性质，定位是推动光声成像的当前分辨率极限的有前途的方法。
2017-07-23 physics.optics
Fluholoscopy. Compact and Simple Platform Combining Fluorescence and Holographic Microscopy
本研究提出一种名为Fluholoscopy的紧凑型简易共路双模显微平台，采用单一波长同时激发荧光与提供相干照明，经带通滤光片分光后由双相机同步实现单快照荧光与定量相位成像，并通过静态和动态样本完成验证。
2025-01-16 physics.optics
Optical imaging of transient acoustic fields using a phase contrast method
本文设计了一种相干相衬光学系统，并对该系统进行了实验测试。该系统类似于脉冲，中央阶纹影法，但使用傅立叶滤波技术，图像的实际声压场，其中前一种技术重建的字段的绝对值。使用单周期正弦波声脉冲对系统进行模拟。给出了宽带高斯脉冲输入水下压电陶瓷换能器阵列的实验图像。在源激励后的一系列时间内，在空间上重建相对压力场。讨论了相衬系统的原理和局限性。
2014-07-18 physics.optics
Off-axis holographic imaging with undetected light
本文提出在混合型诱导相干非线性干涉仪中结合傅里叶离轴全息术的QIUL方法，在宽场配置下实现单次拍摄重建物体振幅和相位信息，为相移全息等多帧技术提供替代方案。
2024-04-26 physics.optics
Reference-Free Single-Point Holographic Imaging and Realization of an Optical Bidirectional Transducer
光子学中的一个基本限制是缺乏可以将光学信息转换为电子信号或反之亦然的双向换能器。在声学或微波频率下，波信号可以通过单个换能器同时测量和调制。然而，在光学中，光场通常使用基于硅树脂的图像传感器经由基于参考的干涉测量法或全息术来测量，而它们使用空间光调制器来调制。在这里，我们提出了一种使用空间光调制器的光学双向换能器的方案。利用光散射的时间反演对称性原理，实现了光场的二维无参考测量和调制。我们实验证明了光学双向传感器的光学信息组成的128 × 128空间模式在可见光和短波红外波长。
2019-08-27 physics.optics
Fourier holographic endoscopy for label-free imaging through a narrow and curved passage
超薄无透镜光纤内窥镜提供微创检查，但由于需要事先校准光纤探头，因此它们主要作为刚性类型操作。此外，大多数实现方式工作在荧光模式下，而不是无标记成像模式，使其不适合医学和工业。在此，我们报告了一种全柔性的纤维内窥镜，以0.87 μm的空间分辨率拍摄未染色组织的3D全息图像。利用直径为200 μm的裸光纤束，我们设计了一种无透镜傅里叶全息成像配置，以选择性地检测来自生物组织的弱反射，这是无污染反射成像的关键步骤。一个独特的算法开发的校准免费全息图像重建，使我们能够通过一个狭窄的和弯曲的通道，无论光纤弯曲的图像。我们展示了传统内窥镜完全不可见的未染色大鼠肠组织的内窥镜反射成像。建议的内窥镜将加快更准确和更早的诊断比以前的并发症最少。
2020-10-22 physics.app-ph physics.optics
High-resolution long-working-distance reference-free holographic microscopy exploiting speckle-correlation scattering matrix
使用传统的基于折射的光学透镜，同时实现高分辨率成像和长工作距离条件是具有挑战性的。为了增加透镜的数值孔径，应补偿工作距离，反之亦然。在这里，我们提出并证明了一个新的概念，在光学显微镜，可以实现高分辨率成像和长工作距离的条件下，利用散射层，而不是折射光学。当光线穿过散射层时，它会产生独特的干涉图案。为了在不引入参考光束的情况下从干涉图样中恢复复振幅图像，我们利用了散斑相关散射矩阵方法。这种特性使得全息显微术不需要任何透镜或外部参考光束。重要的是，所提出的方法允许高分辨率成像与长的工作距离超出了传统的物镜可以实现。作为实验验证，我们对各种显微样本进行了成像，并将其性能与离轴数字全息显微镜进行了比较。
2018-02-28 physics.optics
Near-infrared lensless holographic microscopy on a visible sensor enables label-free high-throughput imaging in strong scattering
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Nencki Institute of Experimental Biology of Polish Academy of Sciences（波兰科学院实验生物学神经生物学实验室）；Medical University of Warsaw（华沙医科大学）；Maria Sklodowska-Curie National Research Institute of Oncology（玛丽亚·斯克沃多夫斯卡-居里国家肿瘤学研究所）；Centre of Postgraduate Medical Education（医学继续教育中心）
近红外无透镜全息显微镜利用可见传感器实现强散射环境下无标记高通量成像，提升横向分辨率和内部结构分辨能力。
2026-02-16 physics.optics
A new non-iterative self-referencing interferometer in optical phase imaging and holographic microscopy, HOLOCAM
相位恢复和成像相位测量是激烈的研究领域。它最近已被证明，相位检索自参考干涉图（SRI）可以重新制定导致一个稳定的，线性方程提供的字段的振幅是已知的，从先前的测量步骤（HOLOCAM）。因此，其数值解是直接的。这是一个巨大的成就，因为如果不这样做，并不总是能保证趋同。应用预计在X射线显微镜，一般的相位恢复，全息术，层析成像和光学成像。
2016-11-17 physics.ins-det physics.optics
Synthetic Wavelength Holography: An Extension of Gabor's Holographic Principle to Imaging with Scattered Wavefronts
已知在物体和观察者之间的成像路径中存在散射介质会严重限制成像系统的视觉灵敏度。我们提出了一种方法来规避散射的有害影响，通过利用散射波阵面的光谱相关性。我们的方法从Gabor的尝试，以提高电子显微镜的分辨能力，通过记录在电子波长的像差波前，然后像差校正和回放光学波长的灵感。我们通过将光的光的散射解释为随机像差的来源，将这个概念扩展到散射波前。我们通过混合在两个紧密间隔的光波长下记录的散斑场，并在“合成波长”下重放计算组装的波前来补偿这些像差。我们的方法的一个有吸引力的特点是，它适应了各种各样的散射机制，并在散射的存在下成像的物理极限操作。此外，我们的研究结果适用于其他波现象，开辟了新的途径与散射波前成像。
2020-11-23 physics.optics
Pulsatile microvascular blood flow imaging by short-time Fourier transform analysis of ultrafast laser holographic interferometry
我们报告宽场成像的脉动微血管血流在暴露的大脑皮层的小鼠全息干涉。我们记录的激光后向散射的组织的干涉图，打击离轴参考光束与50 kHz的帧速率相机。通过菲涅耳变换和短时傅里叶变换分析，对局部多普勒对比度视频进行了数值再现。这种方法能够在256 x 256像素的浅表血管中对脉动血流对比进行瞬时成像，空间分辨率为10微米，时间分辨率为20 ms。
2015-10-07 physics.med-ph physics.optics
Holographic Digital Fourier Microscopy for Selective Imaging of Biological Tissue
本文提出了一种利用数字傅里叶全息术对生物组织等混浊介质中不同尺寸散射体进行选择性成像的方法。数字傅里叶显微镜（DFM）结合了傅里叶全息和高分辨率数字记录，在应用滤波以突出组织中感兴趣的散射体方面具有至关重要的灵活性。高分辨率数字全息图是傅里叶全息图帧的整理形成大尺寸复合全息图的结果。与应用于小尺寸物体成像的传统直接数字成像（例如相位显微镜）相比，预计DFM具有更高的信噪比。使用生物体模的傅立叶滤波能力的DFM的演示代表了本文的主要焦点。
2005-02-04 physics.bio-ph physics.optics
Fringe free holographic measurements of large amplitude vibrations
在物体振动振幅的测量中，全息成像技术通常涉及条纹计数;由于图像分辨率有限，无法测量大振幅。我们展示了一种技术，抑制条纹计数的必要性：频率边带成像，边带的顺序被认为是幅度的标记。测量是完全局部的：不需要与物体上的另一个参考点进行比较。它涉及信号的急剧变化，这使得它对扰动具有鲁棒性。该方法被证明在一个实验中与振动单簧管簧片;相位调制大到1000弧度已被测量。
2010-03-31 physics.optics
Quantitative phase imaging verification in large field-of-view lensless holographic microscopy via two-photon 3D printing
本文提出利用大面积双光子聚合3D打印制作宽场相位测试靶标，在单次与多帧迭代条件下验证无透镜数字全息显微术在大视场范围内的定量相位成像保真度，揭示边缘区域相位误差小于12%，并为大视场无透镜相位成像的定量基准测试与光子制造优化提供新途径。
2024-06-14 physics.optics
Acoustic cloaking and imaging using complementary media
Yun lai等[PRL 102，093901]基于互补介质的概念提出了一种在壳体外实现目标隐身的方案，我们将其推广到声波中，并数值演示了如何利用互补介质实现声隐身和成像。
2009-05-21 physics.class-ph physics.optics
Spatial resolution enhancement in holographic imaging via angular spectrum expansion
本文针对数字全息成像中近距离菲涅耳衍射导致的混叠复制图样问题，揭示了复制图样与高角谱分量的对应关系，提出利用角谱展开和优化算法，仅需低NA宽视场全息图即可恢复高分辨率图像，并通过数值模拟与光学实验验证了该方法。
2024-01-11 physics.optics
eFIN: Enhanced Fourier Imager Network for generalizable autofocusing and pixel super-resolution in holographic imaging
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute（加州纳米系统研究所）
深度学习技术的应用极大地增强了全息成像能力，从而改善了相位恢复和图像重建。在这里，我们介绍了一种称为增强型傅立叶成像器网络（eFIN）的深度神经网络，作为具有像素超分辨率和图像自动聚焦的全息图重建的高度通用框架。通过涉及肺，前列腺和唾液腺组织切片和巴氏涂片（Pap）的全息显微镜实验，我们证明了eFIN具有优越的图像重建质量，并表现出外部泛化到训练阶段从未见过的新类型的样本。该网络实现了0.35 mm的宽自动聚焦轴向范围，能够通过物理学习准确预测全息图轴向距离。eFIN可实现3倍像素超分辨率成像，并将重建图像的空间带宽积提高9倍，而几乎没有性能损失，从而大大节省了全息成像和数据处理步骤的时间。我们的研究结果展示了eFIN在推动全息成像在各种应用中的界限方面的进步，例如，定量相位成像和无标记显微镜。
2023-01-09 cs.CV cs.LG physics.optics
Speckle suppression in digital in-line holographic microscopy through liquid crystal dynamic scattering
本文提出利用掺杂两性离子的液晶动态散射体作为扩散器，在最小改装的明场显微镜中主动调制空间相干性，实现同轴全息成像的散斑抑制，兼具高分辨率与系统简洁性。
2025-08-21 physics.optics
Super-resolution photoacoustic fluctuation imaging with multiple speckle illumination
在深层组织光声成像中，空间分辨率固有地受到声衍射的限制。此外，由于超声衰减随频率增加，分辨率通常与穿透深度相权衡。在这里，我们报告的超分辨率光声成像使用的多重散斑照明。具体而言，我们表明，光声图像的二阶波动的分析结合图像去卷积，使解决光学吸收结构超出了声衍射极限。实验证明，分辨率几乎增加了2倍。我们的方法引入了一个新的框架，可能会导致深层组织光声成像与亚声分辨率。
2015-08-06 physics.optics
Performance Validation of Coded Wavefront Sensing for Quantitative Phase Imaging of Static and Dynamic Specimens Using Digital Holographic Microscopy
本文验证编码波前传感（Coded-WFS）用于静态硅珠和动态HEK细胞定量相位成像的性能，通过数字全息显微镜（DHM）验证其相位恢复准确性，并报告明场强度与光程延迟的比较结果。
2025-08-23 eess.SP physics.optics
Holographic imaging of an array of submicron light scatterers at low photon numbers
本研究实验验证了一种二维网格相干光散射体的全息成像方法，发现每孔仅需几百个散射光子即可达96%保真度，在超冷原子光学晶格应用中潜力巨大。
2023-11-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Holographic intravital microscopy for 2-D and 3-D imaging intact circulating blood cells in microcapillaries of live mice
活体显微镜是一种重要的工具，可以在接近自然生理状态的条件下揭示活细胞的行为。到目前为止，虽然已经提出了各种方法在体内成像细胞，大多数需要使用标记，也只提供定性成像信息。然而，基于测量细胞的折射率分布的全息成像方法规避了这些问题，并提供定量和无标记的成像能力。在这里，我们展示了在体内的二维和三维全息成像的循环血细胞在完整的微毛细血管的活小鼠。测量的血细胞的折射率分布提供形态学和生物化学性质，包括三维细胞形状，血红蛋白浓度和血红蛋白含量在单个细胞水平。利用本方法，还研究了健康小鼠和脓毒症模型小鼠的血流动力学变化。
2016-07-01 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Low-intensity illumination for lensless digital holographic microscopy with minimized sample interaction
本研究探讨低光子预算下无透镜数字全息显微镜的成像能力，证明低至7微瓦照明仍可保持高对比度与分辨率，并通过数值去噪抑制噪声，为活细胞成像提供最小化样品相互作用的新方法。
2023-05-15 physics.optics
Towards Low-Photon Nanoscale Imaging: Holographic Phase Retrieval via Maximum Likelihood Optimization
提出了一种通过最大似然优化进行全息相位恢复的新算法框架，该框架可以实现实用且鲁棒的图像重建。该框架特别适合于\textit{low-photon regime}中的全息相干衍射成像，其中数据被泊松散粒噪声高度破坏。因此，这种方法提供了一种可行的解决方案，以迎接\textit{low-photon nanoscale imaging}的出现，这是成像技术的当前状态所面临的根本挑战。实际的优化算法的推导和实施，广泛的数值模拟表明显着改善图像重建与目前使用的领先算法。进一步的实验比较了流行的全息参考几何结构的性能，以确定用于实际实现的最佳组合物理设置和算法流水线。这些方法的其他功能也被证明，允许较少的实验约束。
2022-02-16 cs.IT eess.IV math.IT
Single-shot optical imaging through scattering medium using digital in-line holography
通过复杂介质的非侵入性和单次全息成像是技术上具有挑战性的，因为随机光散射显著地扰乱光学信息。最近，已经提出了几种方法来解决这个问题。然而，它们需要光学传输矩阵的复杂测量，或者现有技术仅检索强度信息。在这里，我们提出并实验证明了一种基于数字同轴全息术的散斑强度的自相关相结合的散射层的单次拍摄成像的全息方法。使用一个简单的光学配置和实验过程中，所提出的方法能够检索位于散射介质后面的任意平面的物体的复振幅图像。该技术在生物医学成像、深层组织显微镜和通过混浊介质的3D成像中具有潜在的应用。
2016-03-24 physics.optics
Super-resolution photoacoustic imaging via flow induced absorption fluctuations
在深部组织光声成像中，空间分辨率固有地受到声波波长的限制。我们提出了一种方法，通过利用样品吸收分布的时间波动，如流动颗粒引起的，超过声衍射极限。除了增强的分辨率，我们的方法本质上提供了背景减少，并可以实现与任何传统的光声成像系统。相当大的分辨率增加是可能的，通过适应概念从超分辨率光学波动成像（SOFI）闪烁的荧光分子，流动的声发射器。通过将SOFI数学分析推广到复值信号，我们证明了超分辨光声图像不受带限检测引起的振荡的影响。所提出的技术具有无造影剂微血管成像的潜力，因为红细胞提供了自然波动吸收的强大内源性来源。
2017-05-29 physics.optics
Dual-Reference Design for Holographic Coherent Diffraction Imaging
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
介绍了一种新的全息相干衍射成像参考设计。这包括两个参考-“块”和“针孔”形状的区域-放置在成像样本附近。一个有效的恢复算法提供的全息相位恢复问题，这是基于解决结构化的，超定线性系统。对受泊松散粒噪声污染的噪声数据的预期恢复误差的分析表明，这种简单的修改协同各个参考，从而导致均匀优于单参考方案的性能。仿真数据的数值实验证实了理论预测，所提出的双参考方案实现了更小的恢复误差比领先的单参考方案。
2019-06-26 cs.LG cs.NA eess.IV
Experimental Observation of Quantum Holographic Imaging
我们报道了在自发参量下转换过程中产生的纠缠光子对的量子全息成像的首次实验观察。信号光子在全息术中扮演“物波”和“参考波”的角色，但是由仅提供编码信息的点探测器记录，而闲频光子自由行进并且以空间分辨率被局部操纵。虽然信号光和闲频光都是非相干的，但通过双光子相关测量形成了全息图像。根据信号光子的探测机制，分析了三种量子全息方案：点探测、相干探测和桶探测，它们分别对应于点光源、平面波相干光源和空间非相干光源的经典全息。我们的实验表明，在点检测机制的双光子全息是等效的单光子全息使用一个点源。物理上，量子全息实验验证了一对不可交换的物理量，即场算符的振幅和相位分量，可以通过双光子纠缠进行非局域测量。
2013-01-28 physics.optics quant-ph
Frequency-Modulated Magneto-Acoustic Detection and Imaging: Challenges, Experimental Procedures, and B-Scan Images
磁声断层扫描结合了近场射频（RF）和超声，旨在创建一种安全，高分辨率，高对比度的混合成像技术。我们提出了连续波磁声成像技术，提高信噪比和/或降低所需的峰均激励功率比，使进一步的集成和更大的视野可行。这种方法依赖于RF激励和通过洛伦兹力相互作用产生的超声之间的相干性，这已经被我们以前的工作所证实。我们提供了详细的方法，澄清实验的细节，并解释如何验证磁声现象的存在。获取示例磁声B扫描图像，以便说明磁声断层摄影在突出显示电导率改变的边界（例如在不同组织之间）方面的能力。
2016-02-22 physics.med-ph physics.optics
Automated Fourier space region-recognition filtering for off-axis digital holographic microscopy
生物样品的自动化无标记定量成像可以极大地有利于高通量疾病诊断。数字全息显微镜（DHM）是一种功能强大的定量无标记成像工具，可非侵入性地检索细胞样品的结构细节。在离轴DHM中，傅立叶空间中合适的空间滤波窗口对重建相位图像的质量至关重要。在这里，我们描述了一个区域识别方法，结合形状识别与迭代阈值提取频率分量的最佳形状。区域识别技术提供了全自动的自适应滤波，可以在各种样本和成像条件下工作。当通过光学散射生物水凝胶基质成像时，该技术超越了以前的直方图阈值技术，而无需任何手动干预。最后，我们自动提取疟原虫感染和未感染的红细胞之间的光学高度的统计差异。本文所述的方法为在厚细胞培养物中对活细胞成像的自动DHM成像中实现更大的自主性铺平了道路。
2016-07-15 physics.optics q-bio.TO
Coded aperture correlation holographic microscope for single-shot quantitative phase imaging with extended field of view
本文提出在改进型马赫-曾德尔干涉仪中使用编码相位掩模，实现单次定量相位成像，并通过编码孔径框架扩展视场，性能优于开放孔径方法。
2020-06-24 eess.IV physics.optics
Photo-strobo-acoustic Imaging at the Microscale by Laser-Induced Ultrasound
微流体技术和光学流体表征技术的组合最近已被应用于生产芯片实验室系统。在目前的工作中，结合成像技术称为光声成像（PAI）和微流控技术实现获得微尺度成像。激光诱导的超声波信号进行了测量，从一个简单的T型连接微流控系统中产生的微滴。作为上述技术的组合的结果，产生单脉冲激光图像，从而允许获得微滴的几何信息及其空间位置。
2023-03-27 physics.app-ph physics.optics
Accurate color imaging of pathology slides using holography and absorbance spectrum estimation of histochemical stains
由于使用窄带照明源，全息显微术对颜色再现提出了挑战，这特别影响了用于临床诊断的染色病理切片的成像。在这里，一个准确的彩色全息显微镜框架，使用吸收光谱估计。该方法使用以小数目（例如，三到六个）波长，估计样品的吸收光谱，并将其投影到彩色三色刺激上。使用该方法，波长选择被优化以全息成像具有不同组织和染色剂组合的25个病理载玻片样本，从而显著减少最终重建图像中的颜色误差。结果可以被用来作为一个实际的指导各种成像应用，特别是，以纠正在全息成像的病理样本跨越不同的染料和组织类型的颜色失真。
2018-09-08 physics.app-ph physics.ins-det physics.med-ph
Synthetic aperture holographic third harmonic generation microscopy
本文首次实现三次谐波产生全息显微镜，通过空间合成孔径成像重建复信号场，并开发像差校正算法消除相位畸变引起的像差，实现无标记生物成像。
2024-02-06 physics.app-ph physics.optics
Introducing GPGPUs to smartphone-based digital holographic microscope for 3D imaging
本文提出一种由 GPU 加速、结合三维打印光学器件与 Android 智能手机重建的低成本实时数字全息显微镜，实现三维成像且帧率较 CPU 方案提升约 1.65 倍。
2025-03-17 cs.GR physics.optics
Holographic imaging of unlabelled sperm cells for semen analysis: a review
人类和动物的雄性生殖健康是生物学研究的一个重要领域。为了表征精子细胞的形态、活力和浓度，这是表征它们的最重要参数，数字全息术被证明是一种有吸引力的技术。事实上，它是一种无标记、非侵入性和高分辨率的方法，能够对活标本进行表征。本文综述了数字全息技术在精液分析中的应用现状和最新成果，并探讨了数字全息技术在精液分析中的新应用。
2014-11-26 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
