用于微创视频速率内窥显微成像的高光谱双梳压缩成像

内窥镜成像对于内部器官的实时可视化至关重要，然而传统系统由于依赖大型、多元素的光学组件，仍然体积庞大、复杂且昂贵。这限制了它们在精细或受限解剖区域的可及性。使用紧凑、低成本的硬件在百微米尺度上实现实时、高分辨率的内窥显微成像仍然是一个未解决的挑战。光纤通过提供亚毫米级的成像通道，为实现小型化提供了一条有希望的途径；然而，现有的基于光纤的方法通常依赖于光栅扫描或多芯束，这限制了分辨率和成像速度。在这项工作中，我们通过将双梳干涉测量法与压缩鬼成像和先进的计算重建相结合，克服了这些限制。我们的技术，即高光谱双梳压缩成像，利用光学频率梳生成波长复用的散斑图案，这些图案通过单芯光纤传输并由单像素光电探测器检测。这种并行散斑照明和检测使得能够使用零维硬件进行快照压缩和图像信息采集，完全消除了空间和光谱扫描的需要。为了解码这些高度压缩的信号，我们开发了一个基于Transformer的深度学习模型，能够在极低的采样率下进行快速、高保真的图像重建。该方法在速度和准确性上显著优于经典的鬼成像方法，实现了视频速率成像，同时极大地简化了光学前端。我们的结果代表了向微创、经济高效的内窥显微成像迈出的重要一步，并为在硬件约束至关重要的应用中提供了一种可推广的光学传感平台。