基于深度学习的色彩迁移生物医学成像技术

传统病理学检测中,由于复杂的染色流程和单一的观察形式等限制着病情的诊断速度,而染色过程实质上是将颜色信息与形态特征关联,效果等同于现代数字技术的生物医学图像的图义分割,这使得研究者们可以通过计算后处理的方式,大大降低生物医学成像处理样品的步骤,实现与传统医学染色金标准一致的成像效果。近些年人工智能深度学习领域的发展促成了计算机辅助分析领域与临床医疗的有效结合,人工智能色彩迁移技术在生物医学成像分析上也逐渐表现出较高的发展潜力。文中回顾了深度学习色彩迁移的技术原理,列举此类技术在生物医学成像领域中的部分应用,并展望了人工智能色彩迁移在生物医学成像领域的研究现状和可能的发展趋势。     

一种新的滚转角测量方法

利用1/4波片作为滚转角敏感器件,提出了一种新的测量滚转角的方法。通过检测两光束的光强差的变化得到了滚转角的大小和转动方向。根据所设计的光学结构,建立了传感器测量的数学模型。介绍了该方法的工作原理及实验装置。理论分析和实验结果表明了系统的有效性和实用性。实验表明:该方法具有测量范围大、测量精度的优点,测量范围为±60′,分辨率优于0.05′。     

可逆饱和光转移过程的荧光超分辨显微术

基于可逆饱和光转移过程的荧光超分辨显微技术,从原理上打破了原有的光学远场衍射极限对光学系统极限分辨率的限制,在生物、化学、医学等多个学科拥有广泛的应用前景。回顾了近年来超分辨显微研究的历史,综述了目前常见的几种基于可逆饱和光转移过程的荧光超分辨显微方法,详细描述了各自的技术特点并对比了其优缺点,阐述了相关领域内最新的研究工作进展。     

基于液体透镜的自动变焦扫描镜头的设计与验证

由于定焦镜头自身的景深问题使传统的扫码器不具备大的工作距离。为了满足工作人员在不更换扫描器的情况下既能实现近距离的信息读取又能实现十几米外的信息读取,研发了一款基于电润湿（electrowetting on dielectric,EWOD）液体透镜的自动变焦扫描镜头。通过调整液体镜片形状来实现镜头参数特别是焦距的变化,使得从近到远的所有对象都能成像在焦面上,从而达到自动变焦的效果。通过Zemax软件设计出一款成像范围为80 mm至无穷远的自动变焦扫描镜头,并完成了成像质量的验证。     

三维超分辨显微成像技术的研究进展及展望

超分辨显微成像技术是细胞生物学中研究细胞器结构、相互作用和蛋白质功能的强大工具,其具有突破光学衍射极限的分辨能力,从纳米尺度上为细胞生物学提供了新的分析手段,对生命科学相关领域具有重大意义.然而,受衍射极限的影响,超分辨显微镜的轴向分辨率相比于横向分辨率要更难以提高,这导致实现细胞结构亚百纳米分辨率的三维成像更为困难.从受激辐射损耗显微术和单分子定位显微术这两种主流技术出发,对目前存在的多种三维成像技术进行了原理介绍和特点分析,最后对其未来发展方向进行了展望.     

用于轨道检测的新型激光位移传感器的研究

基于四象限光电探测器和三角测量方法,设计出一种用于铁轨轨道几何参数检测的新型激光位移传感器.根据所设计的光学结构,建立了传感器测量的数学模型.理论分析和实验结果证明了系统的有效性和实用性.该系统在测量范围±10 mm内,线性相关系数R=0.997 23,测量范围在±5 mm内,线性相关系数R=0.999 81.该系统分辨率为0.1 mm.此新型位移传感器已在铁路上投入使用.     

亚20nm荧光超分辨显微技术研究进展（特邀）

荧光超分辨显微技术自20世纪90年代诞生以来,经历了多代创新与发展,其空间分辨率已经远超衍射极限,横向分辨率能够达20 nm以下,可以实现分子尺度的生物成像与动态追踪。新一代超高分辨率显微技术的产生得益于传统超分辨技术的深度发展和结合创新。详细介绍横向分辨率在亚20 nm尺度的新一代荧光超分辨显微技术,并阐述其与传统超分辨原理的联系与区别。此外,针对分辨率的限制因素,就光学系统、扫描策略和样品制备等方面进行探讨,并展望高分辨率荧光显微技术在生物医学领域中的应用前景和发展方向。     

Parameter optimization for photonic nanojet of dielectric microsphere

The characteristics of photonic nanojets are analyzed by changing the parameters, such as the wavelength, refractive index of the surroundings, diameter and refractive index of the microsphere, in this paper. Quadratic functions are used to describe the relation between the above parameters and photonic nanojets’ characteristics. Several techniques are proposed to control the photonic nanojets.     

提高直线度测量分辨率的新方法

利用测量光线的多次反射和组合透镜的方法使测量系统的分辨率相对于用探测器直接探测分辨率提高了8倍.实验结果表明:在二维直线度测量范围为±100 μm内,测量系统与Renishaw ML10激光干涉仪比对结果的线性相关度为0.999 7,对应点的标准偏差优于0.1 μm.     

光响应液滴操控功能表面研究及应用进展

具有特定润湿性的功能表面是人们操控液滴的重要手段。近年来基于光激励响应的润湿性功能表面发展迅速，通过光诱发材料表面产生润湿梯度力、机械形变、相变、介电泳力以及电润湿性能转变等，光响应液滴操控功能表面能够有效地操控液滴行为。本文简要回顾了光响应液滴操控功能表面的发展历程，重点介绍了其操控液滴的基本原理，分析并总结了当前该功能表面的类型、结构特点以及相应的制备技术。此外，介绍了光响应液滴操控功能表面在液滴输运、融合、分割、液滴机器人、微纳流控芯片等领域的应用，并结合光响应液滴操控功能表面的操控特点对其发展趋势和未来潜在应用进行了展望。