近期,中國科學院上海光學精密機械研究所强場雷射物理國家重點實驗室研究團隊提出了一種基於前景目標估計的去除背景的新方法,相關研究成果以“Background-free wide-field fluorescence imaging using edge detection combined with HiLo”為題發表於Journal of Biophtotnics。
寬場螢光顯微鏡在生物成像中起著十分重要的作用,但在三維成像中,往往存在著難以避免的背景的干擾,這導致了影像信噪比的降低。現時常規的去背景科技可分為通過硬體光路和軟件算灋兩大類,其中硬體方法雖然可以提供令人滿意的結果,但面臨著成本高,靈活性低,拓展性不足等缺點。囙此通過軟件算灋實現背景去除是值得探索的熱點方向,現有的軟件算灋主流思路是首先通過估計背景,然後减去背景從而獲得想要的無背景影像。
研究團隊提出了一種基於邊緣檢測與虛擬HiLo科技相結合的背景去除方法(V-HiLo-ED),不同於現有的主流算灋(如小波變換,滾球算灋等),本方法首次通過估計前景目標直接重構出了無背景圖像,其相較於主流軟件算灋在信噪比方面的提升超過30%,同時與共聚焦顯微鏡,結構光顯微鏡等硬體方法相比展現出近乎一致的背景抑制效果。本方法在實驗中還體現了其靈活的拓展能力,通過與光片顯微鏡結合進一步提升了光片顯微鏡的背景抑制能力。本方法的應用潜力不僅限於上述場景,其在所有寬場成像場景如內窺鏡等均有應用價值。
相關工作得到國家自然科學基金,上海市自然科學基金,上海市港澳臺合作項目等項目支持。
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圖1 V-HiLo-ED算灋的整體思路
圖2(A)寬場顯微影像;(B)邊緣檢測結果;(C)低頻成分Lo;(D)高頻成分Hi;(E)最終的去背景影像;(A1-A2)圖A中位置1和位置2的局部放大影像;(E1-E2)圖E中位置1和位置2的局部放大影像。