Two-step distortion-free reconstruction scheme for holographic microscopy
我们提出了一个三维全息重建程序适用于没有先验知识的记录条件，使无失真的三维物体重建。
2013-07-04 physics.optics
Large depth-of-field tracking of colloidal spheres in holographic microscopy by modeling the objective lens
全息显微镜已经发展成为一种强大的3D粒子跟踪工具，在高帧速率下产生纳米级的精度。然而，目前的粒子跟踪算法忽略了显微镜物镜对记录全息图形成的影响。因此，全息显微镜中的粒子跟踪目前仅限于远高于显微镜焦点的粒子。在这里，我们表明，建模的无像差透镜的效果，允许跟踪粒子以上，附近，和下面的全息显微镜的焦平面，景深加倍。最后，我们使用我们的模型来确定条件下，忽略透镜的影响是合理的，在什么条件下，它会导致系统误差。
2019-10-31 physics.optics
Physics-driven universal twin-image removal network for digital in-line holographic microscopy
提出UTIRnet，一种仅用数值数据训练的深度学习网络，通过物理一致性约束实现快速、通用且可靠的数字同轴全息显微术孪生像消除，并在活细胞迁移实验中验证。
2023-08-08 eess.IV physics.optics
Super-resolved Second Harmonic Generation Imaging by Coherent Image Scanning Microscopy
我们扩展图像扫描显微镜二次谐波产生（SHG）通过提取二次谐波光束的复场振幅。虽然相干图像扫描显微镜（ISM）背后的理论是已知的，但实验演示尚未建立。主要原因是朴素的强度重新分配过程不能用于相干散射，因为点扩散函数现在是针对场幅度而不是针对强度定义的。我们使用一个内联干涉仪演示超分辨相敏SHG显微镜应用ISM重新分配机制上解决的领域。该方案可以很容易地扩展到三次谐波产生和受激拉曼显微镜方案。
2021-08-21 physics.optics
Laser Doppler holographic microscopy in transmission: application to fish embryo imaging
我们把激光多普勒全息显微术推广到透射几何学。该技术与活鱼胚胎成像的修改直立生物显微镜进行验证。通过改变全息参考光束的频率以及用于计算全息图的帧的组合，已经执行了多模态成像。还获得了针对不同多普勒频移的血管的多普勒图像、以RGB颜色编码流动方向的图像或示出血细胞个体运动的电影。选择用于计算信号的傅立叶空间区域的能力使该方法定量。
2014-04-30 physics.optics
Single-shot experimental-numerical twin-image removal in lensless digital holographic microscopy
提出一种基于双光源离轴记录与新型相位检索算法的LDHM单次曝光孪生像消除技术，在不牺牲分辨率下提升成像精度，适用于低成本便携场景。
2023-08-08 eess.IV 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
Characterizing and tracking single colloidal particles with video holographic microscopy
我们使用数字全息显微镜和米氏散射理论，同时表征和跟踪单个胶体颗粒。每个全息快照提供足够的信息来测量胶体球的半径和折射率，误差在1%以内，同时以纳米的面内精度和10纳米的轴向分辨率测量其三维位置。
2007-12-11 cond-mat.soft physics.optics
Heterodyne holographic microscopy of gold particles
我们报道了亚波长尺寸金粒子的外差全息显微术的实验结果。该设备使用连续的绿色激光照射的金属珠在全内反射配置暗场操作。在电荷耦合器件阵列检测器上检测照明波长处的散射光使得能够对水中的布朗粒子进行3D定位
2008-02-21 physics.bio-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
Dark-field digital holographic microscopy for 3D-tracking of gold nanoparticles
我们提出了一种新的技术，结合离轴数字全息和暗场显微镜跟踪100纳米的金粒子在水中扩散。我们表明，一个单一的全息图是足够的本地化几个粒子在一个厚的样品与独立的粒子位置的本地化精度。从我们的测量中，我们重建粒子的轨迹，并推导出它们的3D扩散系数。我们的研究结果铺平了道路，定量研究单个纳米粒子在复杂介质中的运动。
2011-12-20 physics.optics
Versatile optimization-based speed-up method for autofocusing in digital holographic microscopy
提出一种基于带抛物线插值的黄金分割搜索的数字全息显微自动对焦加速方法，通过优化探测位置减少传播计算次数，在不损失精度的前提下实现高达136倍加速。
2023-05-17 eess.IV physics.optics q-bio.QM
Lensless in-line holographic microscopy with light source of low spatio-temporal coherence
具有相干或部分相干光源的无透镜显微术是众所周知的成像技术，通常称为数字同轴全息显微术。在现有的方法中，光的空间相干性和时间相干性对重建物体的分辨率起着至关重要的作用。我们报告无透镜显微镜与空间扩展的白色LED，光源的低空间和非常低的时间相干性。两个平行平面之间的波场传播可以使用卷积运算来获得，其中卷积核取决于物体-传感器距离和光源的特性。对于未知特性的光源，该内核是未知函数。在所提出的重建方法中，我们将一个非常大的未知卷积核（128 X 128）分解为一个小的未知光源特定核（大小9 X 9）和一个已知的光源独立核（大小128 X 128）。这极大地减少了在系统识别步骤中要估计的参数的数量，在这里，系统识别步骤已经通过对已知的微观物体进行一次成像来执行。最后利用上限约束反褶积进行了未知目标的估计。已经证明了~1 - 2微米的横向分辨率。
2020-02-09 eess.IV physics.app-ph 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
Cell shape identification using digital holographic microscopy
我们提出了一种基于瑞利-索末菲反向传播的数字全息显微术方法，用于识别细胞的几何形状。该方法进行了测试，使用合成全息图像产生的光线跟踪软件和半透明的球形珠和活红细胞的实验图像。我们的结果表明，通过只使用后向重建振幅的实部，所提出的方法可以提供信息的对象的几何形状，并在同一时间准确地确定所研究的对象的轴向位置。所提出的方法可用于病理生理学研究中的流动室测定，其中快速形态学变化的细胞在大量和不同的高度进行研究。
2015-07-22 physics.optics
Hybrid iterating-averaging low photon budget Gabor holographic microscopy
针对低光子预算下数字同轴全息显微术的噪声与孪生图像干扰问题，提出迭代Gabor平均（IGA）算法，提升了高噪声下的重建精度，实现了动态生物样本的高速无光刺激成像。
2024-09-23 eess.IV physics.optics
Variable zoom digital in-line holographic microscopy
本研究提出一种基于电调谐透镜的可变变焦数字同轴全息显微结构，无需机械移动即可实现15-35倍变焦，经分辨率靶和前列腺癌细胞样本验证，可应用于生物医学成像。
2025-01-16 physics.optics
3D exploration of light scattering from live cells in the presence of gold nanomarkers using holographic microscopy
在本文中，我们探讨了在40 nm金纳米标记物存在下，暗场照射活3T3细胞的光散射的3D结构。为此，我们使用一个高分辨率的全息显微镜结合离轴外差几何和相移采集的数字全息图。散射场的3D重建的比较研究使我们能够定位金标记，其产生与细胞结构相反的明确定义的明亮的散射图案，其没有角度倾斜并且沿着光轴（z）清楚地定位。这种表征是金生物纳米标记物存在的明确标志，并验证了数字全息显微镜在活体细胞中将它们与背景信号区分开来的能力。
2011-12-21 physics.optics
Real-time digital holographic microscopy observable in multi-view and multi-resolution
我们提出了一种实时数字全息显微术，它可以同时再现多个图像，具有任意的分辨率，深度和位置，使用移位菲涅耳衍射代替菲涅耳衍射。在这个系统中，我们使用四个图形处理单元（GPU）的多个实时重建。我们展示了四个重建图像的演示从全息图与任意的深度，位置和分辨率。
2010-01-26 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.optics
Handheld and low-cost digital holographic microscopy
本研究开发了一种手持式低成本的数字全息显微镜（DHM），采用同轴型全息图，网络摄像头，高功率RGB发光二极管（LED），和针孔。它的成本不到20，000日元（约250美元，80日元/美元），尺寸约为120 mm x 80 mm x 55 mm。此外，通过调整全息图的记录距离，在最合适的距离处的横向分辨率为17.5 μ m。此外，该DHM是为在开源库中使用而开发的，因此成本低，任何人都可以轻松开发。本研究的特点是降低成本和尺寸，并进一步提高横向分辨率，而不是现有的报告。这DHM将是一个有用的应用在实地考察，教育，等等。
2012-11-02 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
Three dimensional tracking of gold nanoparticles using digital holographic microscopy
Laboratoire Kastler Brossel（卡斯特勒·布罗塞尔实验室）；Ecole Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）；UPMC（巴黎第六大学（皮埃尔和玛丽·居里大学））；Laboratoire Charles Coulomb（查尔斯·库仑实验室）；Université Montpellier II（蒙彼利埃第二大学）
在本文中，我们提出了一个数字全息显微镜跟踪金胶体在三维空间。我们报告了在水中运动的100 nm金粒子的观测结果。描述了所期望的信号和所选择的重建方法。并讨论了如何通过数值计算实现实时三维跟踪。
2012-10-11 cs.CV physics.optics
Deep learning-based holographic polarization microscopy
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）；David Geffen School of Medicine（大卫·格芬医学院）
偏振光显微镜提供了双折射样本的高对比度，并被广泛用作病理学的诊断工具。然而，偏振显微镜系统通常通过分析从不同偏振状态的两个或更多个光路收集的图像来操作，这导致相对复杂的光学设计、高系统成本或需要有经验的技术人员。在这里，我们提出了一种基于深度学习的全息偏振显微镜，该显微镜能够从相位恢复全息图中获得样品的定量双折射延迟和取向信息，同时仅需要向现有的全息成像系统添加一个偏振器/分析器对。使用深度神经网络，可以将来自单个偏振状态的重建全息图像转换为与使用单次计算偏振光显微镜（SCPLM）捕获的图像等效的图像。我们的分析表明，经过训练的深度神经网络可以使用样本特定的形态特征以及全息振幅和相位分布来提取双折射信息。为了证明该方法的有效性，我们通过对各种双折射样品进行成像来对其进行测试，曲安西龙（TCA）晶体。我们的方法实现了类似的结果，SCPLM定性和定量，由于其更简单的光学设计和显着更大的视场，这种方法有可能扩大获得偏振显微镜及其用于医疗诊断资源有限的设置。
2020-07-01 cs.CV eess.IV physics.app-ph
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
Low-coherence off-axis digital holographic microscopy
通常，离轴数字全息显微术需要相干光源来记录全场全息图。然而，基于激光的照明导致不可忽略的相干噪声，从而降低成像质量。我们在此报告了一种简单的方法，以减少使用低时间相干照明的相干噪声的贡献，同时保持大的干扰区域。因此，在干涉仪的参考臂中引入衍射光栅，允许参考光束的相干平面随着角色散而倾斜。参考光束和物体光束的相平面看起来是共面的。介绍了低相干离轴数字全息显微术的原理和性能。执行生物样品的三维重建。
2021-11-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
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
High numerical aperture holographic microscopy reconstruction with extended z range
提出了一种与数值孔径高达NA=1.4的高数值孔径显微物镜兼容的全息显微重建方法。在离轴和参考场曲校正之后，并且在选择+1光栅阶全息图像之后，将将全息设置的光学元件变换成无焦装置的相位掩模应用在相机平面中。然后用角谱法进行重建。首先通过使用二次核，在图像半空间中将场从相机传播到MO最佳平面（MO已被设计的平面）的无焦图像。然后将场从MO最优平面传播到具有精确核的对象。重建的校准是通过对像USAF分辨率目标这样的校准对象沿$z$的不同位置成像来进行的。一旦完成校准，就可以利用位于任何平面$z$中的对象进行重建。重建方法已通过实验验证与美国空军目标成像NA=1.4显微镜物镜。在$z$位置的扩展范围（$\pm 50~μ$ m）上获得接近最优的分辨率。
2015-11-13 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
Off-axis compressed holographic microscopy in low-light conditions
这封信报道了离轴压缩全息术在微光成像条件下的演示。采集协议依赖于一个随机欠采样的光场衍射图，记录在高外差增益制度，单次曝光的建议。图像采集方案是基于压缩感知，理论建立，一个未知的稀疏信号的近精确的恢复是可能的，从少量的非结构化测量。通过引入离轴空间支撑约束的图像估计算法，图像重建得到进一步增强。我们报告了在低光照条件下，以5 μs的帧曝光，将测量值缩小到阵列探测器内随机像素的9%，精确恢复分辨率目标的全息图像的实验。
2011-01-10 physics.optics
Establishing a library of metasurface building blocks through coherence-controlled holographic microscopy
Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学机械工程学院物理工程系）；Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（布尔诺理工大学中欧理工学院）
本文通过全息显微镜验证了TiO2和Si构建块的金属库，揭示了理论预测的局限性，并展示了实验方法在考虑制造缺陷设计高效元表面中的有效性。
2025-11-25 physics.optics
Towards a holographic approach to spherical aberration correction in scanning transmission electron microscopy
使用纳米制造的电子全息图进行相位调制的最新进展已经展示了如何可以控制电子束的相位。在本文中，我们应用这一概念的校正球差的扫描透射电子显微镜，并证明了空间分辨率的改善。这种全息球面像差校正方法的优点在于其简单性和成本效益。
2017-06-02 physics.ins-det physics.optics
High Sensitivity Transient Holographic Full-Polarization Microscopy
Institute for Physical Chemistry, Ruprecht-Karls-University Heidelberg（海德堡大学物理化学研究所）；Ruprecht-Karls-University Heidelberg（海德堡大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文研发了灵敏度接近散粒噪声极限的瞬态全息全偏振显微镜，通过对比参考光配置、采用双相机探测与自参考降噪框架，将基线噪声降低360倍，实现弱瞬态响应检测。
2026-10-14 physics.optics
Holographic microscopy reconstruction in both object and image half spaces with undistorted 3D grid
我们提出了一种全息显微再现方法，该方法将全息图在物体的半空间中传播，在物体的附近。校准产生具有未失真的重建网格的重建，即具有正交的$x$、$y$和$z$轴和恒定的像素间距。该方法与美国空军的目标成像的$\times$ 60显微镜物镜，其全息图被记录和重建为不同的美国空军的位置沿纵向轴：-75至+75 $μ$ m。由于重建数字相位掩模、参考相位曲率和MO形成无焦装置，因此重建可以被解释为等效地发生在物体或图像半空间中。
2015-06-12 physics.ins-det physics.optics
Deep learning-based color holographic microscopy
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院）
我们报告了一个基于生成对抗网络（GAN）的框架，该框架使用同时被三种不同波长的光照射的样品的单个全息图来执行高保真彩色图像重建。经过训练的网络学习消除与缺失相位相关的伪影，并为重建图像生成准确的颜色变换。我们的框架是实验证明使用肺和前列腺组织切片，标记有不同的组织学染色。该框架被设想为适用于即时护理组织病理学，并提出了一个显着的改进，在吞吐量的相干显微镜系统，只有一个单一的全息图的标本是需要准确的彩色成像。
2019-07-15 cs.CV cs.LG eess.IV
Digital holographic microscopy for the evaluation of human sperm structure
精子头部的形态通常与体外受精（IVF）的结果相关，并且已被证明是预测卵胞浆内单精子注射（ICSI）和卵胞浆内形态选择性单精子注射（IMSI）成功的唯一精液参数。在本文中，我们研究了数字全息（DH）显微镜是否可能是有用的，以获得定量数据的人类精子头部结构，并比较这种技术的高功率数字增强Nomarski显微镜。DH的主要优点是可以通过在不同物平面上的数值重聚焦获得高分辨率的三维定量样品成像，而无需任何机械扫描。我们表明，DH可以提供有用的信息的尺寸和结构的人类spermerozoo，不能透露由传统的相差显微镜。事实上，在本文中，DH已被用来评估体积，并指出精确的位置空泡，从而建议其使用辅助生殖技术（ART）作为一个额外的有用的预后定量工具。
2013-07-12 physics.optics
Incoherent lateral shearing digital holographic microscopy
提出一种基于横向剪切数字全息显微镜的非相干定量相位成像技术，通过超过相干面积的剪切距离实现无伪影、高精度重建，并验证了其在生物样品动态无标记分析中的潜力。
2025-01-20 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
Non-invasive lipid quantification of living microalgal cultures with digital holographic microscopy
针对微藻脂质定量的需求，研究基于数字全息显微镜开发了快速无创定量方法，通过处理全息图序列评估三角褐指藻活细胞内脂滴体积，经成像验证并推广至校准颗粒，证明了方法的灵活性。
2022-04-15 physics.bio-ph physics.optics
Compact simultaneous label-free autofluorescence multi-harmonic (SLAM) microscopy for user-friendly photodamage-monitored imaging
无标记非线性光学显微镜已成为生物医学研究的有力工具。然而，可能的光损伤风险阻碍了进一步的临床应用。为了减少这些不利影响，我们构建了一个新的无标记自发荧光多谐波（SLAM）显微镜平台，具有5通道多模态成像，在线光损伤监测和脉冲重复率调谐。通过使用双折射光子晶体光纤进行光谱展宽（而不是产生超连续谱）和棱镜压缩器进行脉冲预啁啾，该系统允许用户独立地调节脉冲宽度、重复率和能量，这对于优化成像条件朝向无/最小光损伤是有用的。此外，它还演示了每个图像像素一个激发脉冲的无标记多通道成像，从而为通过更快的光学扫描仪提高成像速度铺平了道路。
2022-10-24 physics.bio-ph physics.optics
Measuring Colloidomer Hydrodynamics with Holographic Video Microscopy
本研究利用瑞利-索末菲反向传播法分析胶体聚合物链的全息图，追踪其三维构象变化，并通过与流体动力学模型对比验证了该技术在研究几何约束下胶体聚合物流体动力学方面的有效性。
2024-03-15 cond-mat.soft physics.optics
Quantitative assessment of changes in cellular morphology at photodynamic treatment in vitro by means of digital holographic microscopy
用数字全息显微镜监测了Radachlorin光敏剂光动力处理诱导的两种培养癌细胞系HeLa和A549细胞形态特征的变化。所观察到的剂量依赖性处理后的相移变化动力学证明了细胞死亡的几种情况。特别是，低剂量下的相移增加可能与细胞凋亡有关，而高剂量下的相移减少可能与坏死有关。两种细胞类型显示出对相同剂量的治疗有不同的反应。虽然随着辐照剂量的增加，死亡情景的顺序被证明是相同的，但每种具体情景的实现剂量却大不相同。通过全息显微镜获得的结果通过共聚焦荧光显微镜与常用的测试分析进行了确认。
2018-10-30 physics.optics q-bio.CB q-bio.QM
Holographic microscopy for the three-dimensional exploration of light scattering from gold nanomarkers in biological media
探索了用40 nm金纳米标记物标记的暗场照明活3T3细胞的光散射的3D结构。为此，我们使用一个高分辨率的全息显微镜结合离轴外差几何和相移采集的数字全息图。使用提供纵向不失真3D图像的新颖3D重建方法获得图像。散射场的3D重建的比较研究允许我们定位金标记，其产生与细胞结构相反的、明确定义的明亮的散射图案，其不成角度地倾斜并且沿着光轴清楚地定位。这种表征是金生物纳米标记物存在的明确特征，并验证了数字全息显微镜将其与活细胞中的背景信号区分开来的能力。
2012-10-11 physics.bio-ph physics.optics
Review on methods of solving the refractive index-thickness coupling problem in digital holographic microscopy of biological cells
数字全息显微镜是一种蓬勃发展的成像方式，吸引了相当大的研究兴趣，在定量生物细胞成像，由于其能力，不仅创造优秀的无标记对比度，但也提供有价值的物理信息的密度和尺寸的样品与纳米尺度的轴向灵敏度。该技术记录样品光束和参考光束之间的干涉图案，并且通过数字处理它，可以重建这些光束之间的光路延迟。对于每个空间点，光路延迟图与样品物理厚度和样品的积分折射率的乘积成比例。由于细胞的折射率指示其内容物而不需要标记，因此将细胞物理厚度与其折射率分布解耦是非常有益的。本文综述了从数字全息显微镜测量细胞中提取折射率的各种方法。一旦细胞的折射率可用，它可以用于生物测定或医学诊断，如本文所述。
2019-04-02 physics.bio-ph physics.optics
Structured illumination in Fresnel biprism-based digital holographic microscopy
数字全息显微镜可以采用结构照明（SI）结构来提高空间分辨率。在本文中，我们提出并证明了一个紧凑和简单的SI方法在一个自参考共路配置的DH显微镜。由光盘产生的SI图案和菲涅耳双棱镜形成的共光路离轴几何结构相结合，引入了一种低成本和高稳定性的系统，以实现对振幅和相位物体的成像，并使空间分辨率成倍提高。实验结果的情况下，一个标准的测试样品验证预测的分辨率增强相比，传统的成像仪。所提出的DH方法允许活细胞成像，与传统的DH显微镜相比具有显著提高的清晰度。
2022-02-17 physics.ins-det 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
Imaging moving atoms by holographically reconstructing the dragged slow light
光在运动介质中的传播受到原子运动的拖曳。利用电磁感应透明（EIT）降低群速度可以显著增强光阻效应。我们开发了一个系统的程序，以准确地重建复杂的波前的慢光与单次测量，使精确的，光子散粒噪声限制的光谱测量的原子响应整个EIT，即使在存在通用原子序数波动。应用该技术的冷原子云膨胀，我们展示了同时推断的原子密度分布和速度场从复杂的成像数据。这种在线成像技术可以帮助广泛的冷原子实验，以获得光谱和相空间信息与原位和最低限度的破坏性测量。
2022-05-23 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
Hybrid spectral-spatial domain registration for nanometric tracking in digital in-line holographic microscopy
Institute of Micromechanics and Photonics, Warsaw University of Technology（华沙理工大学微机械与光子学研究所）
提出混合频谱-空间域（HSSD）框架，结合DFT粗估计与Lucas-Kanade精化，实现数字在线全息显微镜中宽捕获范围下的纳米级亚像素位移跟踪。
2026-05-23 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
Ferroelectric domain patterns in barium titanate single crystals studied by means of digital holographic microscopy
本文报道了用数字全息显微术（DHM）观察钛酸钡铁电单晶体全体积铁电畴图形的结果。我们的具体实施DHM是基于马赫-曾德尔干涉仪和数据的数值处理采用角谱方法。的DHM技术，它允许一个快速和准确的测定畴壁，即狭窄的区域分离的反平行畴的修改，提出。讨论了该方法的准确度和灵敏度。使用这种方法，铁电畴图案的重要几何参数（如畴间距或反平行畴的体积分数）的确定是可能的。除了早期的DHM研究的畴模式在锂的钛酸盐和钽酸锂，我们的研究结果表明，DHM是一个方便的方法来研究的铁电畴模式的动态演变在所有的钙钛矿单晶。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fast Autofocusing using Tiny Transformer Networks for Digital Holographic Microscopy
Institut FEMTO-ST（FEMTO-ST研究所）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université Bourgogne Franche-Comté（勃艮第-弗朗什-孔泰大学）
数字全息术的数值波前反向传播原理赋予了独特的扩展聚焦能力，而没有沿z轴的机械位移。然而，正确的聚焦距离的确定是一个重要且耗时的问题。提出了一种深度学习（DL）解决方案，将自动聚焦视为回归问题，并在实验和模拟全息图上进行了测试。通过具有10 $\mathrm{x}$显微镜物镜的数字全息显微镜（DHM）从在92 $μ$ m的轴向范围内以3D移动的图案化目标记录单波长数字全息图。提出并比较了微型DL模型，例如微型Vision Transformer（TViT）、微型VGG 16（TVGG）和微型Swin-Transfomer（TSwinT）。将所提出的微型网络与其原始版本（ViT/B16，VGG 16和Swin-Transformer Tiny）以及数字全息中使用的主要神经网络（如LeNet和AlexNet）进行了比较。实验表明，与15 $μ$ m的DHM景深相比，以平均1.2 $μ$ m的精度准确地推断预测的聚焦距离$Z_R^{\mathrm{Pred}}$。数值模拟表明，所有微小模型给出的$Z_R^{\mathrm{Pred}}$误差小于0.3 $μ$ m。这样的前景将大大提高计算机视觉位置传感在生命科学或微型机器人的3D显微镜等应用中的当前能力。此外，所有模型在CPU上的推理时间都低于25 ms。在遮挡方面，基于其Transformer架构的TViT是最健壮的。
2022-05-20 cs.CV eess.IV physics.optics
Computational assessment of an effective-sphere model for characterizing colloidal fractal aggregates with holographic microscopy
我们进行模拟，以评估最近的实验技术，使用在线全息显微镜和有效球模型来测量人口平均分形维数$D_f$的合奏胶体分形聚集体。在该技术中，基于均匀球体的Lorenz-Mie散射的模型被拟合到分形聚集体的群体的数字全息图，以确定聚集体的有效折射率$n_{eff}$和有效半径$a_{eff}$。基于Maxwell Garnett有效介质理论的$n_{eff}$和$a_{eff}$之间的比例关系然后确定$D_f$。在这里，我们使用一个多球叠加代码来计算精确的全息图所产生的可调分形维数$D_f$的聚集。我们发现，$n_{eff}$和$a_{eff}$变得不太敏感的聚集体取向作为$D_f$增加。我们还表明，麦克斯韦加内特标度关系正确地确定$D_f$在10.5\%，当多次散射是可以忽略的，人口平均的决定系数$\langle R^2\rangle_p > 0.6$，表明全息图是很好地描述了有效球模型。
2019-06-26 cond-mat.soft 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
