用于强度传输定量相位显微术的最优照明模式

强度传输方程（TIE）是一种成熟的非干涉相位恢复方法，它通过测量多个轴向位移平面上的强度即可实现透明样品的定量相位成像（QPI）。然而，它仍存在两个根本性局限。首先，它极易受低频误差（如“云状”伪影）影响，这源于相位传递函数（PTF）在零频附近的对比度较差。其次，在空间低相干照明下，重建相位往往模糊，特别是当离焦距离超出近菲涅耳区域时。近期研究表明，照明孔径的形状对分辨率和相位重建质量有显著影响，只需将传统的圆形照明孔径替换为环形孔径，即可解决或至少显著缓解这两个局限。然而，先前的环形孔径是基于与PTF形状相关的直观准则经验性设计的，无法保证最优性。在本工作中，我们基于评估孔径“优劣”的联合定量准则来优化照明模式，以最大化TIE的性能。为使解搜索空间规模可控，我们仅将注意力限制在二值编码的轴对称照明模式上，这类模式更易于实现且能生成各向同性的TIE PTF。我们基于小间距LED阵列对相位分辨率靶标和HeLa细胞进行成像来测试所获得的最优照明，结果表明其在信噪比（SNR）和空间分辨率方面均优于其他次优模式。