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High-resolution and large field-of-view Fourier ptychographic microscopy and its applications in biomedicine
Reports on Progress in Physics ( IF 18.1 ) Pub Date : 2020-08-18 , DOI: 10.1088/1361-6633/aba6f0 An Pan 1 , Chao Zuo , Baoli Yao
Reports on Progress in Physics ( IF 18.1 ) Pub Date : 2020-08-18 , DOI: 10.1088/1361-6633/aba6f0 An Pan 1 , Chao Zuo , Baoli Yao
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Fourier ptychographic microscopy (FPM) is a promising and fast-growing computational imaging technique with high resolution (HR), wide field-of-view (FOV) and quantitative phase recovery, which effectively tackles the problems of phase loss, aberration-introduced artifacts, narrow depth-of-field (DOF) and the trade-off between resolution and FOV in conventional microscopy simultaneously. In this review, we provide a comprehensive roadmap of microscopy, the fundamental principles, advantages, and drawbacks of existing imaging techniques, and the significant roles that FPM plays in the development of science. Since FPM is an optimization problem in nature, we discuss the framework and related work. We also reveal the connection of Euler's formula between FPM and structured illumination microscopy (SIM). We review recent advances in FPM, including the implementation of high-precision quantitative phase imaging, high-throughput imaging, high-speed imaging, three-dimensional imaging, mixed-state decoupling, and introduce the prosperous biomedical applications. We conclude by discussing the challenging problems and future applications. FPM can be extended to a kind of framework to tackle the phase loss and system limits in the imaging system. This insight can be used easily in speckle imaging, incoherent imaging for retina imaging, large-FOV fluorescence imaging, etc.
中文翻译:
高分辨率大视场傅立叶显微术及其在生物医学中的应用
傅里叶 ptychographic 显微术 (FPM) 是一种有前途且快速发展的计算成像技术,具有高分辨率 (HR)、宽视场 (FOV) 和定量相位恢复,可有效解决相位损失、像差引入的伪影问题、窄景深 (DOF) 以及传统显微镜中分辨率和 FOV 之间的权衡。在这篇综述中,我们提供了显微镜的全面路线图、现有成像技术的基本原理、优点和缺点,以及 FPM 在科学发展中发挥的重要作用。由于 FPM 本质上是一个优化问题,我们讨论框架和相关工作。我们还揭示了 FPM 和结构照明显微镜 (SIM) 之间欧拉公式的联系。我们回顾了 FPM 的最新进展,包括实现高精度定量相位成像、高通量成像、高速成像、三维成像、混合态解耦,并引入蓬勃发展的生物医学应用。我们最后讨论了具有挑战性的问题和未来的应用。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。
更新日期:2020-08-18
中文翻译:
高分辨率大视场傅立叶显微术及其在生物医学中的应用
傅里叶 ptychographic 显微术 (FPM) 是一种有前途且快速发展的计算成像技术,具有高分辨率 (HR)、宽视场 (FOV) 和定量相位恢复,可有效解决相位损失、像差引入的伪影问题、窄景深 (DOF) 以及传统显微镜中分辨率和 FOV 之间的权衡。在这篇综述中,我们提供了显微镜的全面路线图、现有成像技术的基本原理、优点和缺点,以及 FPM 在科学发展中发挥的重要作用。由于 FPM 本质上是一个优化问题,我们讨论框架和相关工作。我们还揭示了 FPM 和结构照明显微镜 (SIM) 之间欧拉公式的联系。我们回顾了 FPM 的最新进展,包括实现高精度定量相位成像、高通量成像、高速成像、三维成像、混合态解耦,并引入蓬勃发展的生物医学应用。我们最后讨论了具有挑战性的问题和未来的应用。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。FPM 可以扩展为一种框架,以解决成像系统中的相位损失和系统限制。这种洞察力可以很容易地用于散斑成像、视网膜成像的非相干成像、大 FOV 荧光成像等。