Feature-domain Fourier ptychographic tomography with dark-field illumination
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Pusan National University（釜山国立大学）；KAIST Institute for Health Science and Technology（KAIST健康科学与技术研究所）
本文提出特征域傅里叶叠层断层成像（FD-FPT），通过特征提取结合自动微分优化，实现了千兆体素级无标记体积成像，可解析常规方法无法识别的精细结构，兼具毫米级覆盖与细胞级对比度。
2026-08-25 physics.optics
The depth of the banana and the impulse stripe illumination for diffuse optical tomography
本文分析条纹照明下漫射光的香蕉形路径深度，并利用条纹形脉冲照明的时间分辨测量结合 Monte Carlo 数据重建目标吸收系数。
2024-05-13 physics.med-ph physics.optics
Refractive index tomography with structured illumination
这项工作介绍了一种新的重新解释结构照明（SI）显微镜相干成像，允许三维成像的复折射率（RI）。要做到这一点，我们表明，相干SI在数学上相当于叠加的角度照明。由此可见，标准SI增强的定量相位图像的原始采集可以被处理成复杂的电场图，描述成角度照明下的样品衍射。然后，标准衍射层析成像（DT）计算可以用于以亚衍射分辨率重建样品3D RI分布。我们证明了这一概念，通过使用SI定量相位成像系统计算重建三维RI分布的人乳腺癌（MCF-7）和结肠直肠癌（HT-29）细胞。我们的实验装置使用空间光调制器在样品处产生结构化图案，并使用没有移动组件的共路径离轴干涉配置收集角度相关的样品衍射。此外，该技术有望与SI荧光显微镜轻松配对，未来重要的扩展可能包括多峰，亚衍射分辨率，3D RI和荧光可视化。
2017-02-12 physics.bio-ph physics.optics
Combined selective plane illumination microscopy (SPIM) and full-field optical coherence tomography (FF-OCT) for in vivo imaging
本文提出一种集成SPIM与FF-OCT的高分辨率多模态成像系统，无需修改现有装置，通过共享检测路径实现荧光与结构数据共配准，并在斑马鱼幼鱼上验证了活体成像能力。
2024-12-18 physics.bio-ph physics.optics
Single-Pixel Fluorescent Diffraction Tomography
光学衍射层析成像是一种不可或缺的工具，研究对象的三维，由于其能够准确地重建散射对象。到目前为止，这种技术一直限于相干光，因为空间相位信息需要解决逆散射问题。我们介绍了一种方法，扩展光学衍射层析成像空间不相干的对比机制，如荧光发射。我们的策略模仿了两个空间相干照明光束的相干散射过程。干涉照明图案在荧光发射的时间变化中编码空间相位，从而允许非相干荧光发射模仿相干照明的行为。的时间变化允许恢复的传播相位，因此可以恢复与逆散射模型的非相干荧光发射的空间分布。
2020-08-05 eess.IV physics.optics
Phase tomography with axial structured illumination
本研究探讨轴向结构照明用于全息层析成像（HT）的可能性，通过模拟证明层间距离符合有效焦深设计曲线时，稀疏惩罚可实现无串扰逐层3D折射率重建，为硬件简化的轴向结构照明层析成像（ASIT）系统提供依据。
2025-04-19 eess.IV physics.optics
Wolf phase tomography (WPT) of transparent structures using partially coherent illumination
Emil Wolf于1969年提出了使用相干全息成像的衍射层析成像，以从透明的非均匀物体中提取3D信息。同时，Wolf方程描述了部分相干光场的传输关联.结合这两个概念，在这里，我们提出沃尔夫相位层析成像（WPT），这是一种方法，用于执行衍射层析成像使用部分相干场。WPT重建工作在直接的时空域中，不需要傅立叶变换，并且从样品的厚度来重建折射率分布。我们证明了WPT的原则，使用空间光干涉显微镜（SLIM）获得的数据。SLIM是一种定量相位成像方法，通过在入射场和散射场之间引入受控相移来升级现有的相衬显微镜。SLIM中的照明场是空间部分相干的（从环形光瞳函数出现）和低时间相干性（白光），因此，适合于沃尔夫方程。根据SLIM中对应于不同相衬帧的三个强度测量，通过计算所测量的复关联函数的拉普拉斯和二阶时间导数，立即获得3D折射率分布。该方法的高通量和简单性使得能够在整个多孔板上研究活细胞中的3D动态事件，RI灵敏度约为10-5。我们通过测量标准样品（微珠）、精子和活神经网络来验证WPT。
2020-04-11 physics.bio-ph physics.optics
Internal-Illumination Photoacoustic Tomography Enhanced by a Graded-scattering Fiber Diffuser
光声成像在生物组织中的穿透深度从根本上受到当光通过组织表面外部传递时的强光学衰减的限制。为了解决这个问题，我们以前报告的内部照明光声成像使用定制的径向发射光纤扩散器，然而，具有复杂的制造，高成本，和不均匀的光发射。为了克服这些缺点，我们已经开发了一种新型的低成本的光纤漫射器的基础上的梯度散射的方法，其中的光纤漫射器的光散射逐渐增加，随着光的传播。分级散射可以补偿光学衰减并且沿着漫射器提供相对均匀的光发射。我们进行了蒙特卡罗数值模拟，以优化几个关键的设计参数，包括散射段的数量，散射各向异性因子，光纤的发散角，和周围介质的反射率。这些优化的参数共同导致沿光纤漫射器的均匀光发射，并且可以灵活地调整以适应不同的应用。我们制作并表征了由琼脂糖凝胶和内毒素制成的原型纤维扩散器。配备了新的光纤扩散器，我们对离体组织模型和体内猪模型进行了彻底的概念验证研究，以证明光声断层扫描的深度成像能力（离体达到约10 cm）。我们相信，通过优化的光纤漫射器的内部光递送是对深目标（例如，肾脏）。
2020-07-21 physics.med-ph physics.optics
High-speed in vitro intensity diffraction tomography
我们证明了一种无标记，无扫描{ \it强度}衍射断层扫描技术，利用环形照明（aIDT），以快速表征大体积的三维折射率分布在体外。通过优化匹配的照明几何显微镜光瞳，我们的技术减少了60 $\times$的数据要求，以实现高速10 Hz的体积速率。使用8个强度图像，我们恢复了$\sim350\times100\times20μ$ m $^3$体积，具有487 nm的近衍射极限横向分辨率和3.4 $μ$ m的轴向分辨率。我们的技术的大体积率和高分辨率，使复杂的活生物样品的三维定量相位成像跨越多个长度尺度。我们证明了aIDT的能力，单细胞硅藻微藻，上皮颊细胞集群与天然细菌，和活\emph{Caenorhabditis elegans}标本。在这些样品中，我们恢复宏观尺度的细胞结构，亚细胞器，和动态的微生物组织与最小的运动伪影。量化这些特征在肿瘤学、免疫学和细胞病理生理学中具有重要的实用性，其中这些形态学特征在疾病、寄生虫和新药治疗存在下的变化被评估。最后，我们模拟我们的aIDT系统，以突出我们的技术的准确性和灵敏度。aIDT显示出作为一种强大的高速、无标记的计算显微镜技术应用的前景，其中需要自然成像来实时评估环境对样品的影响。我们在\href{https://github.com/bu-cisl/IDT-using-Annular-Illumination}{https://github.…
2019-12-28 physics.bio-ph physics.optics
High-fidelity intensity diffraction tomography with a non-paraxial multiple-scattering model
提出了一种基于分步非傍轴（SSNP）模型的强度衍射层析（IDT）重建算法，用于恢复多次散射生物样品的三维折射率（RI）分布。高质量IDT重建需要高角度照明来编码3D生物样本的低空间频率和高空间频率信息。我们表明，我们的SSNP模型可以更准确地计算从高角度照明的多重散射相比，基于傍轴近似的多重散射模型。我们将此SSNP模型应用于顺序和复用IDT技术。我们开发了一个统一的重建算法的IDT模式，是高度计算效率和模块化的自动微分框架。我们证明了我们的重建算法在弱散射颊上皮细胞和强散射活$\textit{C. elegans}$蠕虫和活$\textit{C. elegans}$胚胎上的能力。
2022-08-09 eess.IV physics.optics
Low-Cost Continuous-Wave Diffusive Microtomography with Fiber-Scanned White-Light Illumination
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Utah（犹他大学电气与计算机工程系）
提出一种基于智能手机显微镜、白光LED和3D打印微定位器的超低成本连续波扩散断层成像系统，结合物理模型与机器学习，实现生物样本的三维彩色重建。
2026-06-25 physics.optics
High-precision and low-noise dielectric tensor tomography using a micro-electromechanical system mirror
本研究提出一种基于微机电系统镜的增强照明策略，实现了高精度、低噪声的介电张量层析成像，为各向异性材料的双折射研究提供了强大工具。
2024-02-14 cond-mat.soft physics.optics
Optical diffraction tomography using a digital micromirror device for stable measurements of 4-D refractive index tomography of cells
光学衍射层析成像（ODT）是一种能够测量透明样品三维折射率分布的干涉显微技术。测量了样品在不同角度照射下的多幅二维全息图，根据衍射理论重建了样品的三维折射率图。由于其非侵入性、无标记、定量成像等优点，已被证明是研究生物细胞的有力工具。最近，我们的研究小组已经证明，数字微镜器件（DMD）可以用于快速、精确地控制ODT的照明光束。在这项工作中，我们系统地研究了配备DMD的ODT系统的精度和稳定性，并提出了各种类型的活细胞，包括人红细胞，白细胞，肝细胞和HeLa细胞的3-D和4-D RI图的测量。此外，我们还证明了有效的可视化的3-D RI地图的活细胞利用测量的信息RI断层图像的值和梯度。
2016-02-10 physics.optics
Optical Diffraction Tomography Meets Fluorescence Localization Microscopy
本文将单分子定位显微数据重新建模为无相位光学衍射层析系统，并提出联合优化框架，仅从SMLM帧中同时估计折射率图和荧光分子位置。
2023-07-18 eess.SP physics.optics
Method for Assessing the Fidelity of Optical Diffraction Tomography Reconstruction Methods
我们在绕射层析系统中使用空间光调变器来评估不同折射率重建演算法的准确度。通过复杂介质的光学相位共轭原理，使我们能够量化不同折射率重建算法的误差，而无需访问地面真相。据我们所知，这是第一个评估技术，使用结构化照明实验来测试不同的重建方案的准确性。
2019-05-20 physics.comp-ph physics.optics
Gradient Optical Diffraction Tomography
针对现有相位梯度成像技术无法实现三维层析的局限，本文提出梯度光学衍射层析（GODT）方法，基于一阶Rytov近似重建三维折射率分布的导数，为生物医学定量相位成像提供全新对比度域。
2024-11-13 physics.optics
Fast unified reconstruction algorithm for conventional, phase-contrast and diffraction tomography
本文提出了一种从多个照明方向上采集的透射图像进行物体三维重建的统一方法。该方法可适用于与使用X射线、电子和其他形式的穿透辐射或物质波的基于吸收的、相衬或衍射成像相关的实验条件。相位恢复（也称为对比度传递函数校正）和埃瓦尔德球曲率的影响（在具有浅景深和显着的物内衍射的情况下）都被纳入所提出的算法中，并且可以被考虑在内。多次散射没有明确处理，但可以减轻作为角平均的结果，构成该方法的一个基本特征。相应的数值算法是基于三维网格，允许快速计算的实施，包括一个简单的并行化。该算法可以用于任何扫描几何涉及平面波照明。已经开发了实现所提出的算法的软件代码，在模拟和实验图像数据上进行了测试，并公开提供。
2022-07-08 physics.med-ph physics.optics
Second-harmonic optical diffraction tomography
本研究提出基于二次谐波产生的光学衍射层析成像技术，将线性ODT推广至非线性场景，通过全息测量重建三维二阶非线性极化率，经模拟与实验验证，可实现无标记成像并获取独特结构特性。
2024-05-18 physics.optics
Comparative analysis of full-field OCT and optical transmission tomography
本文通过结合两种技术的新型光学装置，比较了全场光学相干层析成像与光学透射层析成像，发现可通过调节照明优化OTT的轴向层切和对比度，并在静态和动态模式下展示了两种方法的各自优势。
2023-07-04 physics.bio-ph physics.optics
Collaborative effects of wavefront shaping and optical clearing agent in optical coherence tomography
我们证明，同时应用光学透明剂（OCAs）和复杂的波前整形光学相干断层扫描（OCT）可以提供显着的增强的穿透深度和成像质量。OCA降低了高散射样品的光学不均匀性，并且照明光的波前整形控制了多次散射，从而导致穿透深度和信噪比的增强。一项组织体模研究表明，同时应用OCA和波前整形可成功用于OCT成像。进一步证明了离体小鼠耳朵的穿透深度增强，揭示了传统OCT成像无法达到的隐藏结构。
2016-10-05 physics.bio-ph physics.optics
Incoherent dielectric tensor tomography for quantitative 3D measurement of biaxial anisotropy
针对现有双轴各向异性三维测量技术需专用设施、破坏性制备等局限，提出非相干介电张量层析成像iDTT，结合偏振多样性与角谱调制实现亚微米分辨率无散斑抗振动的定量成像，经模拟实验验证，可用于多类材料无标记表征。
2025-10-30 physics.optics
Real-time High-Resolution Mid-infrared Optical Coherence Tomography
自20世纪90年代初该技术开始以来，已知通过使用越来越长的波长光源来提高光学相干断层扫描系统的穿透深度的潜力。然而，中红外光学相干层析成像的发展长期以来一直受到该光谱区域中光学元件的成熟度和保真度的挑战，导致采集速度慢，灵敏度低，轴向分辨率差。在这项工作中，中红外光谱域光学相干层析系统工作在4微米的中心波长与轴向分辨率为8.6微米的演示。该系统通过高亮度0.9-4.7微米中红外超连续光源实时产生2D横截面图像，该光源具有1 MHz脉冲重复率用于照明和从3.58-4.63微米到820-865 nm的超过1微米带宽的宽带上变频，其中标准800 nm光谱仪可用于快速检测。将中红外系统产生的图像与最先进的超高分辨率近红外光学相干层析成像系统在1.3 μm处提供的图像进行了比较，并讨论了该技术的潜在应用和适用于该技术的样品。在这样做的过程中，第一个实用的中红外光学相干断层扫描系统被证明，在实时无损检测中的缺陷和厚度测量的样品，是太高的散射在较短的波长检查的直接应用。
2019-03-14 physics.optics
Manifestation of aberrations in full-field optical coherence tomography
我们报告了一个理论模型，在全视场光学相干层析成像（FFOCT）的图像形成。由于照明的空间非相干性在FFOCT中起到了虚拟共焦针孔的作用，其成像性能相当于扫描时间选通相干共焦显微镜。在协议的光学实验，使像差的精确控制，FFOCT被证明有近两倍的标准成像在中等像差水平的分辨率。除了对FFOCT的像差灵敏度进行严格的研究之外，该理论模型还为自适应光学器件和\rev{computational tools}的优化设计铺平了道路，用于生物组织的高分辨率和深度成像。
2021-07-02 physics.bio-ph physics.optics
Generalized quantification of three-dimensional resolution in optical diffraction tomography using the projection of maximal spatial bandwidths
光学衍射层析成像（ODT）是一种三维（3D）定量相位成像技术，它能够重建透明样品的三维折射率（RI）分布。由于其快速，非侵入性和定量3D成像能力，ODT已成为各种应用中最强大的工具之一。然而，ODT的空间分辨率仅在有限的条件下沿横向和轴向方向进行了量化;尚未对任意倾斜方向进行研究。在本文中，我们系统地量化三维空间分辨率的ODT利用重建的散射势的空间带宽。计算了不同类型ODT系统的三维空间分辨率，包括照明扫描、样品旋转和混合扫描旋转方法。特别地，使用计算的3D空间分辨率，我们提供了空间分辨率以及任意切片角度。此外，为了验证本方法，ODT系统的点扩散函数的实验获得使用的微球的三维RI分布的反卷积，并与计算的分辨率进行比较。本方法定义的空间分辨率在ODT是直接适用于各种三维显微技术，提供了一个坚实的标准，可访问的最精细的三维结构。
2018-06-04 physics.optics
The effects of spatiotemporal coherence on interferometric imaging
照明相干性在各种成像系统中起着重要作用，从显微镜、计量学、数字全息术、光学相干断层扫描到超声成像。在这里，我们提出了一个系统的研究程度的时空相干照明（DSTCI）对成像质量的影响。将具有任意DSTCI的光场分解为具有时空频率成分的小波，定量研究了其对图像质量的影响。结果表明，当DSTCI降低时，对斑点噪声的降低具有协同效应。本研究提供了一种系统控制DSTCI的方法，其结果为DSTCI对成像质量的影响提供了必要的参考。我们相信，所提出的方法和结果可以在各种成像系统中实现，用于表征和提高成像质量。
2016-10-25 physics.optics
Spatio-Temporal Imaging of Light Transport in Highly Scattering Media under White Light Illumination
对光在时间和空间中的传播进行成像在光学中至关重要，特别是对于复杂介质的研究。在这里，我们演示了被动测量的时间依赖格林函数之间的每一个点在强散射介质的表面通过低相干干涉术。实验访问这个格林矩阵是必不可少的，因为它包含了所有的信息，复杂的轨迹光在介质中。特别是，扩散晕的时空传播和相干后向散射效应可以在每个点作为虚拟源附近进行局部研究。一方面，这种方法允许在散射介质中的扩散常数的定量成像与几个传输平均自由程的顺序的空间分辨率。另一方面，我们的方法能够揭示和量化光漫射的各向异性，这对于光学表征的目的是非常重要的。这项研究开辟了重要的前景，无论是在光学扩散断层扫描与潜在的应用，生物医学成像和基础物理的实验研究安德森局域化。
2016-10-21 physics.optics
MAI-SIM: interferometric multicolor structured illumination microscopy for everybody
亚衍射分辨率、温和的样品照明和多种颜色成像的可能性使结构照明显微镜（SIM）成为特别适合活细胞观察的成像技术。在这里，我们提出了机器学习辅助干涉SIM（MAI-SIM），这是一种易于实现的多种颜色高速SIM成像方法。该仪器是基于干涉仪的设计，其中照明模式的产生，旋转，并通过一个单一的电流镜元件的运动在相位步进。该设计稳健、灵活，并且图案生成过程适用于所有波长。我们补充了干涉SIM的独特属性与机器学习工具箱，这是简单和有效的使用，优于现有的方法重建的仪器记录的超分辨率图像。该框架允许以多种颜色执行实时SIM重建，为用户提供超分辨率图像的即时可视化。我们展示了MAI-SIM在活体生物样本上的能力，并在大视场内同时捕获多种颜色的超分辨率图像。最后，我们采用完全开放的设计理念，将MAI-SIM的优势带给尽可能多的用户，并提供系统设计和软件的全部细节。
2022-06-01 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
On the efficiency of computational imaging with structured illumination
一个通用的计算成像设置被认为是假定顺序照明的半透明物体的任意一组结构化照明模式。对于每个入射照明图案，所有透射光由光子计数桶（单像素）检测器收集。以这种方式测量的透射系数然后用于重建物体的投影透射的空间分布。它表明，这种设置的平方空间分辨率通常等于图像面积的线性独立照明图案的数量的比率。如果所测量的透射系数中的噪声由光子散粒噪声主导，则在不存在对象的情况下重建的“平坦”分布中的空间平均均方信号与空间平均噪声方差的比率等于当照明图案正交时登记的光子的平均数目。由于测量数据中的空间相关性，在非正交照明图案的情况下，重建的透射分布中的信噪比总是较低。与所提出的分析相关的成像方法的示例包括利用像素化检测器的常规成像、计算重影成像、压缩感知、超分辨率成像和计算机断层扫描。
2018-01-09 eess.IV physics.optics
Three-Dimensional Optical Diffraction Tomography with Lippmann-Schwinger Model
成像模态的广泛类别涉及逆散射问题的分辨率。其中，三维光学衍射层析成像（ODT）有其自身的挑战。这些包括有限的视野范围、相对于照明波长的大尺寸样品以及系统本身固有的光学像差。在这项工作中，我们提出了一个准确和有效的实现的前向模型。它依赖于精确的（非线性）李普曼-施温格方程。我们解决了几个关键问题，如格林函数的离散化，远场的计算，入射场的估计。然后，我们将此模型部署在正则化变分重建框架中，并在模拟和真实数据上显示，它比传统上用于ODT的近似模型能够更好地重建。
2019-10-29 eess.IV physics.optics
Lateral shearing optical diffraction tomography of brain organoid with reduced spatial coherence
UiT The Arctic University of Norway（挪威北极大学）；Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics（华沙理工大学微机械与光子学研究所）；Karolinska Institutet（卡罗林斯卡学院）
本文提出了一种新型LS-ODT技术，通过横向剪切干涉和动态光斑照明，提升对厚且强散射类器官的高稳定性RI重建能力，适用于生物医学研究。
2026-01-27 physics.optics
Soliton microcomb based spectral domain optical coherence tomography
谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）是一种广泛使用的微创生物医学成像技术[1]。SD-OCT通常依赖于超辐射发光二极管（SLD）的使用，其提供低噪声和宽带光谱。基于光子集成微谐振器中孤子形成的光子芯片级频率梳[2，3]的最新进展为SD-OCT提供了一种芯片级替代照明方案。在这里，我们探讨使用孤子微梳在光谱域OCT和显示，通过使用光子芯片级Si 3 N4谐振器与1300 nm泵浦激光器，光谱带宽超过商业SLD是可能的。我们证明了微谐振器中的孤子态呈现出约为0.05的本底噪声。在相同功率下，比SLD低3 dB，但在毫瓦级功率下，噪声性能显著降低。我们使用孤子微梳对离体固定的小鼠脑组织进行SD-OCT成像，并与SLD进行比较，并证明了基于孤子的SD-OCT的原理可行性。重要的是，我们证明了所有孤子梳齿的经典振幅噪声是相关的，即共模，与SLD或非相干微梳状态相反[4]，这在理论上应该提高图像质量。此外，由于孤子状态的高相干性和时间周期性，我们证明了圆形测距的潜力，即光学子采样[5，6]。综上所述，我们的工作表明孤子微梳的SD-OCT有前途的性能。
2020-03-19 physics.optics
Digital confocal imaging in holographic optical coherence tomography at high space-bandwidth product
Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）
提出一种马赫-曾德尔配置的倾斜照明全场傅里叶域OCT系统，通过超定系统闭式解实现数字共聚焦重建，提升空间带宽积利用和分辨率，结合两类OCT优势。
2026-10-06 physics.app-ph physics.med-ph physics.optics
Three-dimensional contrast transfer function in phase-contrast tomography
提出一种基于传播的X射线相衬断层成像的三维对比度传递函数相位恢复新方法，在重建体积上进行三维相位恢复，支持部分相干和强吸收样品，可局部化应用，提高计算效率并优于传输强度方程方法。
2023-05-03 physics.med-ph physics.optics
Computational Approach to Dark-Field Optical Diffraction Tomography
三维（3D）图像的测量和亚细胞器的分析对于细胞和组织的病理生理学研究至关重要。光学衍射层析成像（ODT）通过重建三维折射率（RI）分布，促进了活细胞的无标记和定量成像。然而，在许多情况下，RI分布的对比度不足以有效区分活细胞中的亚细胞器。为了实现非标记活细胞亚细胞器的无标记和定量成像，增强对比度，我们提出了一种计算方法，使用ODT。我们证明，ODT的对比度可以通过在3D空间频率域中的空间高通滤波来增强，并且它在理论上产生与物理暗场照明等效的结果。在不改变ODT中使用的光学仪器的情况下，活细胞中的亚细胞器通过应用简单但有效的计算方法来清楚地区分，该方法通过与3D落射荧光图像的比较来验证。我们期望所提出的方法将满足无标记细胞器观测的需求，并将扩展到充分利用三维RI分布中的复杂信息。
2019-10-04 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
High-speed multiview imaging approaching 4pi steradians using conic section mirrors: theoretical and practical considerations
在各种各样的计算3D成像和分辨率增强技术中，例如光学投影断层扫描（OPT）、光学衍射断层扫描（ODT）、合成孔径显微镜、傅立叶重叠关联显微镜（FPM）、结构化照明显微镜（SIM）、摄影测量和光学相干折射断层扫描（OCRT），从宽角度范围照射或成像样品是必不可少的。角度覆盖范围越宽，分辨率增强或3D分辨能力越好。然而，实现这样的角度范围是一个实际的挑战，特别是当接近正负90度或更大时。通常，研究人员求助于昂贵的专有高数值孔径（NA）物镜，或旋转样品或源检测器对，这牺牲了时间分辨率或干扰样品。在这里，我们提出了几个新的策略，多角度成像接近4 π球面度使用凹面抛物面或椭圆面镜和快速，低转动惯量的扫描仪，如检流计。我们从理论上和经验上推导出各种系统参数之间的关系（例如，NA、波长、焦距、远心度）和可实现的视场（FOV），并且重要地表明，固有倾斜像差不限制许多多视图成像应用的FOV，这与传统观点相反。最后，我们提出了在倾斜照明平面边界避免球面像差的策略。我们简单的设计允许高速多角度成像的微观，介观和宏观应用。
2021-11-17 physics.optics
Total variation-based reconstruction and phase retrieval for diffraction tomography
在光学衍射层析成像（ODT）中，通过一系列相干光的照射，可以恢复围绕其中心旋转的微观物体的三维散射势。诸如滤波反向传播的重建算法需要测量平面处的复值波的知识，而通常仅需要强度，即，无相位测量在实践中是可用的。我们提出了一种新的重建方法的ODT与未知的相位信息的基础上的三个关键成分。首先，光的传播模型使用玻恩近似，使我们能够使用傅里叶衍射定理。其次，我们通过利用原始-对偶迭代的全变差正则化来稳定非均匀离散傅里叶变换的反演，这也产生了一个新的具有已知相位的ODT的数值反演公式。第三个要素是混合投入产出计划。我们取得了令人信服的数值结果，这表明无相位数据的ODT是可能的。如此获得的2D和3D重建甚至可以与具有已知相位的重建相媲美。
2022-06-01 cs.NA eess.IV math.NA
Dark-Field X-Ray Microscopy with Structured Illumination for Three-Dimensional Imaging
提出一种暗场X射线显微镜结构光照明显微技术，利用编码孔径实现无需旋转的亚微米三维成像，并通过铁基超导体孪晶畴实验验证，提升成像稳定性与分辨率。
2024-11-11 cond-mat.mtrl-sci eess.SP physics.optics
Fourier synthesis optical diffraction tomography for kilohertz rate volumetric imaging
本文提出傅里叶合成光学衍射层析技术（FS-ODT），通过复用数十个照明角度实现千赫兹速率的3D折射率定量成像，为生物物理和软物质高速动力学研究提供了新方法。
2024-05-08 physics.bio-ph physics.optics
AI-driven projection tomography with multicore fibre-optic cell rotation
Shanghai Artificial Intelligence Laboratory（上海人工智能实验室）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Max Planck-Zentrum für Physik und Medizin（马克斯·普朗克物理与医学中心）
针对传统光学断层成像扫描范围有限、分辨率各向异性的问题，研究结合多芯光纤细胞旋转系统实现全角度成像，提出AI驱动的全自动断层重建工作流，经细胞体模和癌细胞验证有效，可推广至多类成像模态，助力细胞生物学研究与癌症早诊。
2023-12-12 cs.AI eess.IV physics.bio-ph
High Resolution, Deep Imaging Using Confocal Time-of-flight Diffuse Optical Tomography
组织的光散射严重限制了人们可以在表面之下成像的深度，以及人们可以从这些图像中获得的空间分辨率。扩散光学层析成像（DOT）是用于在组织内部深处成像的最强大的技术之一--远远超出了弹道成像技术（例如共焦和双光子显微镜）所能容忍的常规$\sim$ 10-15平均散射长度。不幸的是，现有的DOT系统是有限的，只能实现厘米级的分辨率。此外，它们遭受缓慢的采集时间和缓慢的重建速度，使得实时成像不可行。我们表明，飞行时间扩散光学层析成像（ToF-DOT）和它的共焦变体（CToF-DOT），通过利用光子的旅行时间信息，使我们能够实现毫米空间分辨率的高度散射扩散制度（$> 50 $平均自由路径）。此外，我们展示了两个额外的创新：聚焦共焦测量，和多路复用的照明源，使我们能够显着减少测量采集时间。最后，我们依赖于一种新型的卷积逼近，使我们能够开发一种快速重建算法，与传统DOT重建技术相比，重建时间实现了100倍的$\times$加速。总之，我们相信这些技术进步是使用DOT实现实时、毫米分辨率、深层组织成像的第一步。
2021-05-27 eess.IV physics.optics
Refractive index tomography with a physics based optical neural network
针对样本偏离弱散射近似时传统RI层析重建算法耗时且效果差的问题，提出无需预训练、带物理意义的多切片神经网络MSNN，纳入散射效应与照明强度校准，经模拟与实验验证，可高效提升成像清晰度，为RI层析提供新范式。
2023-06-11 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.optics
Quantitative three-dimensional absorption imaging in standard brightfield microscopes
KAIST（韩国科学技术院）；Asan Institute for Life Sciences, Asan Medical Center（亚山生命科学研究所，亚山医疗中心）；University of Ulsan College of Medicine（蔚山大学医学院）；Tomocube Inc.（Tomocube公司）；Stanford University（斯坦福大学）
提出定量吸收断层成像（QAT），通过对数强度空间线性反演和三维吸收光学传递函数，在标准明场显微镜上实现无标记、无干涉的三维吸收成像。
2026-05-26 physics.optics
Broadband Control of Light through Complex Media via Automatic Self-Referencing Transmission Matrix Characterisation
School of Electrical Engineering and Computer Science, The University of Queensland（昆士兰大学电气与计算机工程学院）
本文提出基于空间态层析的自动自参考传输矩阵测量技术，规避传统外部参考的限制，在多模光纤不同光源 regime 下实现完整传输矩阵恢复与高保真光束整形，拓展复杂介质光控制至宽带应用。
2026-08-03 physics.optics
