HAMscope：一种用于实时分子成像的快照 hyperspectral 自发光小型化镜
光学
2025-11-14 v1 图像与视频处理
定量方法
摘要
我们介绍 HAMscope，一种紧凑的快照 hyperspectral 自发光小型化镜，使其能够在广泛的生物系统中实现实时、无标签的分子成像。通过将薄聚合物扩散器集成到宽域小型化镜中，HAMscope 对每帧进行光谱编码，并采用概率深度学习框架来重建 30 通道的 hyperspectral 堆栈（452 到 703 nm）或直接从单张图像推断分子组成图。一种可扩展的多路径 U-Net 架构结合了基于转换器的注意力机制和像素不确定性估计，实现了以视频帧率的高时空光谱保真度（平均绝对误差约 0.0048）。虽然最初在植物系统中演示，包括对完整 poplar 和 cork组织中木质素、叶绿素和次烯酸的成像，但该平台易于适应其他应用，如神经活动图谱、代谢谱分析和组织病理学。我们展示该系统对外分布组织类型具有良好泛化性，并支持无需光谱混合即可直接进行分子映射。HAMscope 建立了一种通用的、具备不确定性感知的光谱成像框架，将最小光学与先进深度学习相结合，为神经科学、环境监测和医疗保健领域的实时生化成像提供了广泛的实用性。
引用
@article{arxiv.2511.09574,
title = {HAMscope: a snapshot Hyperspectral Autofluorescence Miniscope for real-time molecular imaging},
author = {Alexander Ingold and Richard G. Baird and Dasmeet Kaur and Nidhi Dwivedi and Reed Sorenson and Leslie Sieburth and Chang-Jun Liu and Rajesh Menon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.09574},
year = {2025}
}