体积折射率成像的分析 Fourier ptychotomography
光学
2025-04-24 v1
摘要
三维(3D)折射率(RI)断层扫描提供了无标签、定量的体积成像，但面临光学像差、有限分辨率以及现有方法固有的计算复杂度限制。为克服这些障碍，我们提出了分析 Fourier Ptychotomography(AF)，这是一种新的计算显微技术，通过分析方法重建无像差、复值 3D RI 分布，无需迭代优化或轴向扫描。AF 引入了有限样本厚度(FST)先验概念，通过三个顺序步骤解析求解逆散射问题：利用 Kramers-Kronig 关系进行复场重建、使用重叠光谱进行线性像差校正、以及将分析光谱扩展到暗场区域。与迭代重建方法不同，AF 不需要参数调优或计算密集型优化，这些往往容易出错且不具可推广性。我们在 various 像差条件下实验演示了 AF 显著提升了图像质量和分辨率。AF 校正了 25 个 Zernike 模式相关的像差(最大相位差为 ，最大 Zernike 系数值为 4)，将合成数值孔径从 0.41 扩展到 0.99，在所有方向上实现了两倍分辨率提升。AF 的简单性和鲁棒性使其成为定量 3D 分析在生物学、微生物生态学和医学研究中的吸引技术。
引用
@article{arxiv.2504.16247,
title = {Analytic Fourier ptychotomography for volumetric refractive index imaging},
author = {Zhenyu Dong and Haowen Zhou and Ruizhi Cao and Oumeng Zhang and Shi Zhao and Panlang Lyu and Reinaldo Alcalde and Changhuei Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16247},
year = {2025}
}