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深度学习在超分辨显微成像中的研究进展(特邀)

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超分辨显微成像技术打破了传统显微镜存在的衍射极限限制,提供了前所未有的细节观察能力,使人们得以观察到衍射极限以下的微观世界,有力地推动了生物医学、细胞学、神经科学等领域的发展。然而,现有的超分辨显微成像技术存在成像速度慢、重建图像含有伪影、对生物样品光损伤大、轴向分辨率低等缺陷。近年来,得益于人工智能技术的快速发展,深度学习被用于研究克服超分辨显微技术的各种缺陷,突破了超分辨显微成像技术的发展瓶颈。聚焦于主流超分辨显微成像技术存在的缺陷,总结了深度学习对超分辨显微技术的优化效果,并根据超分辨显微成像技术原理的特异性,介绍了不同网络在超分辨显微技术上的应用成效,最后对深度学习在超分辨显微成像领域应用中存在的问题进行了分析,并对其发展进行了展望。
Advances in Deep Learning for Super-Resolution Microscopy(Invited)
Super-resolution microscopy imaging technology surpasses the diffraction limit of traditional microscopes,thereby offering unprecedented detail and allowing observation of the microscopic world below this limit.This advancement remarkably promotes developments in various fields such as biomedical,cytology,and neuroscience.However,existing super-resolution microscopy techniques have certain drawbacks,such as slow imaging speed,artifacts in reconstructed images,considerable light damage to biological samples,and low axial resolution.Recently,with advancements in artificial intelligence,deep learning has been applied to address these issues,overcoming the limitations of super-resolution microscopy imaging technology.This study examines the shortcomings of mainstream super-resolution microscopy imaging technology,summarizes how deep learning optimizes this technology,and evaluates the effectiveness of various networks based on the principles of super-resolution microscopy.Moreover,it analyzes the challenges of applying deep learning to this technology and explores future development prospects.

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鲁心怡、黄昱、张梓童、吴天筱、吴洪军、刘永焘、方中、左超、陈钱

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南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室,江苏 南京 210094

南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室,江苏 南京 210094

南京理工大学机械工程学院,江苏 南京 210094

深圳萨米医疗中心(深圳市第四人民医院)感染管理科,广东 深圳 518118

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深度学习 图像重建 显微成像 超分辨

2024

激光与光电子学进展
中国科学院上海光学精密机械研究所

激光与光电子学进展

CSTPCD北大核心
影响因子:1.153
ISSN:1006-4125
年,卷(期):2024.61(16)