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从星体到分子:面向无设备super分辨率成像的AI方法

光学 2026-03-24 v3 天体物理仪器与方法 量子物理

摘要

超分辨率成像已彻底改变了从分子结构到遥远星系的研究。然而,现有超分辨方法需要针对每个成像 setup 进行大量校准和重新训练,限制了其实际部署。我们引入一种无设备无校准的深度学习框架,用于点状发射器的超分辨率成像,无需校准数据或明确的光学系统参数。我们的无设备建模利用多样化、数值模拟的数据集,涵盖广泛的成像条件,实现跨不同光学 setup 的泛化。一旦训练完成,该模型即可从单个分辨率受限的相机帧中直接重建超分辨图像,相较于现有方法在精度和计算效率方面均表现出色。我们使用可控真实发射器位置的定制显微镜 setup 进行了实验验证。我们还在天文学和单分子定位显微镜数据集上展示了其多功能性,在无需先验信息的情况下实现了空前的分辨率。我们的发现为通用、无校准的超分辨率成像铺平了道路,拓展了其在多个科学领域的应用前景。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.18637,
  title  = {From Stars to Molecules: AI Guided Device-Agnostic Super-Resolution Imaging},
  author = {Dominik Vašinka and Filip Juráň and Jaromír Běhal and Miroslav Ježek},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.18637},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages, 8 figures