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"基于编码光照的高分辨三维体成像"获第70届纽伦堡国际发明展金奖时间: 2019-12-02 点击: 36 次

项目名称:基于编码光照的高分辨三维体成像 (High resolution 3D volume imaging based on coded illumination) 

完 成 人:季向阳、张永兵、崔泽、李博文

完成单位:清华大学自动化系、清华大学深圳研究生院

项目简介:

  相比于传统显微平台观测技术,三维显微成像技术可以有效提高重建样本的空间带宽积并获取生物样本的空间信息,有效解决了显微平台样本观测过程中大视场与高分辨两项特性难兼具的问题,近来在病理检测、生物研究、细胞切片等领域有着越来越广泛的应用场景。然而,当前的三维体显微成像技术均采用光学镜头进行照明和成像,需要移动样品或者调整物镜来实现物理对焦的方式,容易造成机械误差,从而导致样本重建效果的下降,因此如何在显微平台上实现高质量低成本的三维成像一直是学术界、工业界研究的重点方向。为了解决当前存在的一些技术问题,本发明引入方向光照编码机制,利用系列散射和衍射过程模拟光束在样品不同深度传递过程,建立光照方向-样品傅立叶频谱偏移映射关系,根据误差反向传播算法和全变分稀疏先验知识,结合不同方向光照下采集图像计算重建样品的三维细节信息,实验结果表明,相较于传统三维显微成像系统,提出的方法三维重建样本的空间带宽积由百万级上升到十亿级,纵轴分辨率达到了10um,横轴精度达到了1um,并有效消除了光学传播过程中投射反应在样本重建过程中造成交叉模糊噪声,且操作简单、成本低廉,最终实现了显微平台的高分辨大视场高质量三维体成像。目前该发明的相关技术已应用于病理细胞重建、生物切片研究、临床显微测试等实际工业应用中,产生了上亿的直接经济效益,未来本发明的相关技术将扩展到广泛应用于生物医疗、工业视觉等领域,具有较大的社会经济效益和广阔的发展前景。


实物+原理


原理图


参展现场讲解


颁奖合影

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