深圳市科技计划项目(JCYJ20120613173049560)
- 作品数：10 被引量：35H指数：5
- 相关作者：陈丹妮牛憨笨于斌刘双龙李恒更多>>
- 相关机构：深圳大学清华大学天津大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划深圳市科技计划项目更多>>
- 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术电子电信更多>>
- 基于累积量标准差的超分辨光学涨落成像解卷积优化被引量：3
- 2016年
- 超分辨光学涨落成像方法通过计算一组随机闪烁图像序列的累积量来提高空间分辨率.在实际实验中,由于计算的图像序列帧数有限,每个像素上累积量估计的误差将显著影响重构图像的均匀性和连续性.传统超分辨光学涨落成像技术由于缺乏对累积量估计的误差分析,在其后续的Lucy-Richardson解卷积算法中,没有对累积量重构图像的噪声添加约束条件.本文利用基于单组有限长数据的累积量标准差公式,计算了超分辨光学涨落显微图像每个像素上的累积量标准差,并将结果引入Lucy-Richardson解卷积算法中作为迭代优化的偏差阈值.模拟和实验结果表明,在相同图像序列长度下,该优化方法显著提高了超分辨重构图像的均匀性和连续性;在同等图像质量下,该方法可缩短图像序列帧数至原来的一半以下,有望用于活细胞动态超分辨成像.
- 王雪花陈丹妮于斌牛憨笨
- 关键词：累积量
- 基于DH-PSF与DG结合三维荧光动态成像重构方法研究及处理结果
- 2018年
- 针对超分辨成像方法景深不够的局限性,发展了具有超大景深的三维超分辨成像系统,通过点扩展函数的改造,形成携带有三维信息的双螺旋点形式,同时结合变形光栅能够在12μm轴向范围内实现荧光分子的实时位置信息获取,为了精确地获得荧光分子的定位,利用模式识别方法实现图像重构,通过系统标定获取匹配图像,利用相关性计算以及拟合算法获取分子的三维位置信息。实验验证,该方法可以高效实现图像信息获取,为DH-PSF与DG结合方法实现三维成像奠定了基础。
- 李恒陈丹妮陈丹妮屈军乐
- 关键词：三维成像
- 相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究被引量：6
- 2016年
- 基于全量子理论对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程进行了分析,在此基础上搭建了单频CARS显微成像系统,获得了不同尺寸聚苯乙烯微球高对比度的CARS显微图像.为了标定成像系统的空间分辨率,采用逐点扫描方式对直径为110 nm聚苯乙烯微球成像,从而重构出系统的点扩展函数.结果表明:该CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为600 nm,而由阿贝衍射极限决定的理论空间分辨率约为300 nm.分析了导致分辨率降低的原因,并提出了解决方案.为实现纳米分辨的CARS显微成像打下了坚实的基础.
- 刘双龙刘伟陈丹妮屈军乐牛憨笨
- 关键词：显微成像分辨率
- 用于大景深三维纳米分辨多分子追踪的衍射光学元件的设计制备和实验研究被引量：7
- 2013年
- 发展能实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术,对于研究生命过程的分子机理具有重要意义.在变形光栅多阶成像和双螺旋点扩散函数成像方法的基础上,基于波前编码的原理,提出将二者优化结合,获得全新的衍射光学元件,该器件同时具有多重平面成像和双螺旋点扩散函数成像的功能,旨在解决活细胞内单分子探测和追踪技术中的大景深探测难题.设计和制备了该器件,并基于该器件搭建了显微成像系统,实验模拟证明该衍射光学元件同时可实现轴向12μm的探测范围,与理论设计结果相符合,从而有效扩大了显微镜系统的景深,证明了设计的可行性.
- 于斌李恒陈丹妮牛憨笨
- 关键词：衍射光学元件
- 高效双螺旋点扩展函数相位片的设计与实验研究被引量：7
- 2013年
- 双螺旋点扩展函数具有随离焦连续旋转变化的特性,结合单分子定位方法可用于厚样品三维超分辨成像及分子定位追踪研究.但双螺旋点扩展函数不足之处是光能利用率低,对于光子数受限的荧光显微成像而言其应用受限.本文通过对双螺旋点扩展函数在空域、频域和拉盖尔-高斯模式面等三个不同域中进行约束优化.模拟结果表明,优化后的双螺旋点扩展函数的光能效率提高了30多倍.同时,基于最优设计方案制备了相位片,并实验验证了该设计的正确性.与文献报道相比较,本文结果在成像深度和光能利用率方面都有所改善.
- 李恒于斌陈丹妮牛憨笨
- 关键词：超分辨成像轴向定位优化算法
- 高精度实时主动轴向防漂移系统研究被引量：4
- 2015年
- 基于单分子定位的荧光纳米分辨显微成像中,系统漂移会使得单分子定位出现额外偏差,从而使重构图像的分辨率降低,造成图像模糊.因此,对系统漂移量的控制至关重要.近年来,防漂移的方法层出不穷.本文针对其中一种利用光学测量原理和引入负反馈的防漂移方法做了系统的研究,分析了其原理和实现过程,对整个系统进行了误差分析,通过实验标定了整个防漂移系统的精度.该系统可以主动实时地校正漂移量,实现了显微镜轴向9.93 nm的防漂移精度.与现有商用的显微镜自带的防漂移装置相比,防漂移精度提高了一个量级.
- 霍英东曹博于斌陈丹妮牛憨笨
- 关键词：四象限探测器
- 超衍射成像中双螺旋点扩展函数的三维定位精度
- 2013年
- 开关效应和单分子定位的结合可以实现样品的超衍射分辨成像,双螺旋点扩展函数将单分子定位纳米分辨从二维扩展到了三维.本文对双螺旋点扩展函数的三维定位精度展开了探讨.首先,基于费希尔信息量,计算了双螺旋点扩展函数的无偏估计,得出其理论定位精度,并分析了光子数、背景噪声以及有效像元尺寸大小对其定位精度的影响;其次,基于单分子定位实验过程中对于数据分析通常采用的高斯拟合质心定位算法,通过误差传递函数定律求得双螺旋点扩展函数的轴向定位精度.计算机模拟结果表明,在光子数大于1000的条件下,高斯拟合质心定位精度和费希尔信息量理论定位精度符合较好.本文的讨论不仅为双螺旋点扩展函数的三维定位精度提供了理论依据,同时也可为实验提供理论指导.
- 陈鹤于斌陈丹妮李恒牛憨笨
- 纳米分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像被引量：1
- 2015年
- 采用附加探测光声子耗尽法来实现超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像.此方法引入一束环形分布的附加探测光来消耗点扩展函数周边的相干声子,实现点扩展函数的改造,从而达到超越衍射极限的空间分辨率.为了获得更高的空间分辨率和更佳的相位匹配条件,通常需采用高数值孔径物镜对抽运光、斯托克斯光和探测光进行聚焦,此时标量衍射理论不再成立.基于矢量衍射理论,分析了线偏振光、圆偏振光先后经过螺旋相位片和高数值孔径物镜后的光强分布,结果表明:圆偏振光在高数值孔径物镜后焦平面的光强分布呈中心对称状,较线偏振环形光更适合作为附加探测光.此外,采用全量子理论分析了附加探测光声子耗尽法.结果表明:当附加探测光与探测光强度比为80时,成像系统的横向空间分辨率可以达到45 nm;继续提高附加探测光强度,空间分辨将进一步提高.
- 张赛文陈丹妮刘双龙刘伟牛憨笨
- 关键词：圆偏振光纳米分辨率矢量分析
- 基于全正色散光子晶体光纤的超连续谱光源被引量：7
- 2013年
- 利用预估校正分步傅里叶法数值求解非线性薛定谔方程,模拟超短激光脉冲在全正色散光子晶体光纤中传输时的演化情况,分析了不同脉宽和能量的脉冲对产生的超连续谱的影响.结果表明:无啁啾高斯脉冲在此全正色散光子晶体光纤中传输时,始终保持单个脉冲特性,提高脉冲峰值功率可进一步展宽获得的超连续谱.模拟结果同时表明,利用中心波长为1060 nm,脉宽和能量分别为50 fs,15 nJ的脉冲抽运此光纤,当传输12 cm后便可获得具有较好的光谱连续性和光谱平坦度的超连续谱.进一步模拟结果表明,采用棱镜对对其进行脉冲压缩,可获得脉宽约15 fs,谱宽约700 nm的理想超连续谱光源.
- 刘双龙陈丹妮刘伟牛憨笨
- 关键词：超连续谱光子晶体光纤全正色散
- 超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术及其探测极限分析被引量：5
- 2013年
- 理论上提出一种突破衍射极限限制的相干反斯托克斯拉曼散射显微成像方法,并对其探测极限进行分析.通过引入环形附加探测光与艾里斑周边的声子作用,实现点扩展函数的改造,提高相干反斯托克斯拉曼散射显微成像系统的横向空间分辨率.随着分辨率的提高,信号强度也随之降低,尤其当应用于生物学、医学研究时,样品分子数密度通常很低,这将导致信号探测更加困难.因此分析系统的探测极限,确定超分辨体积元内的最小可探测分子数是展开超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像实验研究的重要前提.当泵浦光、斯托克斯光、探测光光强均达到极大值,分辨率约40nm三维空间内,超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像系统的散粒噪声信噪比由曝光时间与样品分子数密度决定.曝光时间若取20ms,探测极限约为103,样品分子数目只有大于探测极限,才能保证信号可以从噪声背景中提取出来.
- 刘伟陈丹妮刘双龙牛憨笨
- 关键词：非线性光学
