Name: Multipleksowanie czasowe Technika super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-12T22:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 25 s
Description: Poznaj pasywną technikę super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy, która syntetycznie zwiększa aperturę soczewki poprzez odzyskiwanie fazy optycznej. Metoda umożliwia uzyskanie wyższej rozdzielczości bez złożonych wzorców kodujących.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

1. Ustawienie wyrównania
<ol>
	<li>Zacznij od przybliżonego ustawienia lasera, wzmacniacza wiązki, obiektywu i kamery na tej samej osi; to będzie oś optyczna.</li>
	<li>Włącz laser (bez celu USAT) i upewnij się, że światło przechodzi przez środek soczewki. Użyj przysłony, aby to zweryfikować.</li>
	<li>Włącz aparat i upewnij się, że światło skupia się na środku aparatu.</li>
	<li>Przesuń kamerę do tyłu, korzystając ze stolika liniowego Z. Ponieważ system staje się nieostry, plamka światła będzie się powiększać. Upewnij się, że środek plamki pozostaje w tej samej pozycji bocznej. Jeśli nie, ostrożnie zmień położenie systemu obrazowania i powtarzaj ten krok, aż plamka pozostanie w tym samym położeniu przestrzennym, aż do poziomu piksela.</li>
</ol>
2. Obrazowanie w trzech płaszczyznach rozmycia
<ol>
	<li>Umieść cel testowy przed przedłużaczem wiązki. Umieść cel tak, aby światło, które przez niego przechodzi, przechodziło przez środek soczewki.</li>
	<li>Uchwyć obraz. Ten obraz będzie punktem kontrolnym, a jego położenie będzie wynosić z0,x 0 (wszystkie inne obrazy będą odnosić się do jego lokalizacji). Ten obraz będzie I1,b.</li>
	<li>Cofnij kamerę (za pomocą stolika liniowego z) o odległość dz = 5,08 mm (lub 0,2 cala) i uchwyć obraz. Ten obraz będzie I2,b.</li>
	<li>Cofnij aparat o kolejną odległość dz = 5,08 mm (10,16 mm względem z0) i zrób zdjęcie. Ten obraz będzie I3,b.</li>
	<li>Wróć do z0.</li>
</ol>
3. Skanowanie przysłony
<ol>
	<li>Przesuń cały system obrazowania w bok (za pomocą liniowego stolika x) o odległość dx = 2,5 mm i uchwyć obraz. Ten obraz będzie I1,a.</li>
	<li>Powtórz proces opisany w Protokole 2. Cofnąć kamerę (za pomocą stolika liniowego z) o odległość dz = 5,08 mm i uchwycić obraz (I2,a). Cofnij kamerę o kolejną odległość dz = 5,08 mm i zrób zdjęcie (I3,a).</li>
	<li>Teraz powtórz procedurę dla drugiej strony. Przesunąć system obrazowania o odległość dx = -2,5 mm i uchwycić zestaw trzech obrazów w trzech pozycjach z (I1-3,c).</li>
	<li>Wróć do z0,x 0.</li>
</ol>
4. Pobieranie faz (obliczenia numeryczne)
<ol>
	<li>Korzystając z metody trzech płaszczyzn14 i obrazów I1-3,b, uzyskaj fazę optyczną obrazu I1,b. Korzystając z fazy, która została pobrana, zdefiniuj q1,b.</li>
	<li>Monitorowanie współczynnika korelacji między I1,b a |q1,b|2, w celu sprawdzenia, czy proces iteracyjny jest zbieżny. Aby to zrobić, użyj funkcji "corr2" w MATLAB.</li>
	<li>Powtórz proces odzyskiwania fazy dla I1-3,a i I1-3,c.</li>
</ol>
5. Obraz w super rozdzielczości (obliczenia numeryczne)
<ol>
	<li>Używając całki propagacji swobodnej przestrzeni Fresnela (FSP)15, rozpropaguj z powrotem pola q1,a-c do płaszczyzny soczewki. Te pola będą Êsoczewka,a-c+.</li>
	<li>Pomnóż otrzymane pola Êsoczewka, a-c+ przez exp(+πix02)/λf), aby przejść z powrotem przez soczewkę. Te pola będą Êsoczewka,a-c-.</li>
	<li>Aby umieścićsoczewkę pola Ê w jej pierwotnym położeniu, należy przesunąć ją w bok o odległość dx = 2,5 mm.</li>
	<li>Aby umieścićsoczewkę pola Ê, c w jej pierwotnym położeniu, należy przesunąć ją w bok o odległość dx = -2,5 mm.</li>
	<li>Zsumuj trzy pola Êsoczewka, a-c, aby je połączyć i syntetycznie zwiększyć rozmiar przysłony.</li>
	<li>Pomnóż wynikowe pole przez exp(-πix02)/λf), a wolna przestrzeń rozpropaguj je na płaszczyznę obrazu.</li>
	<li>Powinna być widoczna 3-krotna poprawa rozdzielczości w kierunku skanowania.</li>
</ol>

<ol><li>De Loor, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possibilities+and+uses+of+radar+and+thermal+infrared+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Photogrammetria%22%5BJournal%5D)">Possibilities and uses of radar and thermal infrared systems.</a> Photogrammetria. 24, 43-58 (1969).</li>
<li>Simonett, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+sensing+with+imaging+radar%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Geoforum%22%5BJournal%5D)">Remote sensing with imaging radar: A review.</a> Geoforum. , 61-74 (1970).</li>
<li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBorn%2C+M+%22Principles+of+optics%3A+electromagnetic+theory+of+propagation%2C+interference+and+diffraction+of+light%22">Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light</a>. , Cambridge University Press. (1999).</li>
<li>Wiley, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+aperture+radars-a+paradigm+for+technology+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Aerospace+Elec.+Sys%22%5BJournal%5D)">Synthetic aperture radars-a paradigm for technology evolution.</a> IEEE Trans. Aerospace Elec. Sys. 21, 440-443 (1985).</li>
<li>Brown, W., Porcello, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrown%2C+W+%22An+introduction+to+synthetic-aperture+radar%22">An introduction to synthetic-aperture radar</a>. , Spectrum, IEEE. 52-62 (1969).</li>
<li>Cheney, M., Borden, B. Fundamentals of Radar Imaging. Siam. , (2008).</li>
<li>Otto, R., Fritz, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Die+lehre+von+der+bildentstehung+im+mikroskop+von+Ernst+Abbe%5BTitle%5D)+AND+%22Vieweg+Braunschweig%22%5BJournal%5D)">Die lehre von der bildentstehung im mikroskop von Ernst Abbe.</a> Vieweg Braunschweig. , (1910).</li>
<li>Gerchberg, W. R., Saxton, W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+algorithm+for+the+determination+of+phase+from+image+and+diffraction+plane+pictures%5BTitle%5D)+AND+%22Optik%22%5BJournal%5D)">A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures.</a> Optik. 35, 237-246 (1972).</li>
<li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">A method for the solution of the phase problem in electron microscopy.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 6, (1973).</li>
<li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+examination+of+an+iterative+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+optics+and+electron+optics%3A+I.+Test+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics: I. Test calculations.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2200-2216 (1973).</li>
<li>Misell, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+examination+of+an+iterative+method+for+the+solution+of+the+phase+problem+in+optics+and+electron+optics%5BTitle%5D)+AND+%22II.+Sources+of+error.+J.+Phys.+D+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics.</a> II. Sources of error. J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2217-2225 (1973).</li>
<li>Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstruction+of+an+object+from+the+modulus+of+its+Fourier+transform%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Lett%22%5BJournal%5D)">Reconstruction of an object from the modulus of its Fourier transform.</a> Optics Lett. 3, 27-29 (1978).</li>
<li>Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+retrieval+algorithms%3A+a+comparison%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Optics%22%5BJournal%5D)">Phase retrieval algorithms: a comparison.</a> Appl. Optics. 21, 2758-2769 (1982).</li>
<li>Gur, E., Zalevsky, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+deblurring+through+static+or+time-varying+random+perturbation+medium%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electron.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Image deblurring through static or time-varying random perturbation medium.</a> J. Electron. Imaging. 18, 033016-03 (2009).</li>
<li>Goodman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction+to+Fourier+Optics%5BTitle%5D)+AND+%22Roberts+%26+Company%22%5BJournal%5D)">Introduction to Fourier Optics.</a> Roberts & Company. , (2005).</li>
<li>Tippie, A. E., Kumar, A., Fienup, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+synthetic-aperture+digital+holography+with+digital+phase+and+pupil+correction%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">High-resolution synthetic-aperture digital holography with digital phase and pupil correction.</a> Optics Express. 19, 12027-12038 (2011).</li>
<li>Lim, S., Choi, K., Hahn, J., Marks, D. L., Brady, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-based+registration+for+synthetic+aperture+holography%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Image-based registration for synthetic aperture holography.</a> Optics Express. 19, 11716-11731 (2011).</li>
</ol>

Nie ma nic do ujawnienia.

Koncepcja radaru z syntetyczną aperturą optyczną (OSAR), która została przedstawiona w tym artykule, to nowe podejście superrozdzielcze, które wykorzystuje algorytm G-S i technikę skanowania w celu poprawy rozdzielczości przestrzennej obiektu w kierunku skanowania. Ruch platformy obrazowania może być generowany samodzielnie podczas korzystania z platformy lotniczej lub satelitarnej. W przeciwieństwie do wielu technik multipleksowania SR w czasie, nasza metoda nie wymaga żadnych informacji a priori o obiekcie, po...

W obrazowaniu radarowym, wąskokątna wiązka impulsów o częstotliwości radiowej (RF) jest transmitowana za pomocą anteny zamontowanej na platformie. Sygnał radarowy jest przesyłany w kierunku bocznym w kierunku powierzchni1,2. Odbity sygnał jest rozpraszany wstecznie od powierzchni i jest odbierany przez tę samą antenę2. Odebrane sygnały są konwertowane na obraz radarowy. W radarze z rzeczywistą aperturą (RAR) rozdzielczość w kierunku azymutu jest proporcjonalna do długości fali i odwrotnie proporcjonalna do wymiaru apertury3. W związku z tym wymagana jest większa antena, aby uzyskać wyższą rozdzielczość azymutalną. Trudno jest jednak przymocować dużą antenę do ruchomych platform, takich jak samoloty i satelity. W 1951 roku Wiley4 zaproponował nową technikę radarową o nazwie Synthetic Aperture Radar (SAR), która wykorzystuje efekt Dopplera tworzony przez ruch platformy obrazowania. W SAR amplituda oraz faza odbieranego sygnału są rejestrowane5. Jest to możliwe, ponieważ częstotliwość optyczna SAR wynosi około 1-100 GHz6, a faza jest rejestrowana za pomocą referencyjnego rezonatora lokalnego zainstalowanego na szczycie platformy. W obrazowaniu optycznym stosuje się krótsze fale świetlne, takie jak światło widzialne i bliska podczerwień (NIR), która wynosi około 1 μm, czyli częstotliwość około 1014 Hz. Wykrywane jest natężenie pola, a nie samo pole, ponieważ faza optyczna zmienia się zbyt szybko, aby można ją było wykryć za pomocą standardowych detektorów opartych na krzemie.
Podczas obrazowania obiektu przez system optyczny, apertura optyki służy jako filtr dolnoprzepustowy. W ten sposób informacje przestrzenne obiektu o wysokiej częstotliwości są tracone7. W niniejszej pracy staramy się rozwiązać każde z wyżej wymienionych zagadnień z osobna, tj. fazę traconą oraz efekt graniczny dyfrakcji.
Gerchberg i Saxton (G-S)8 zasugerowali, że fazę optyczną można odzyskać za pomocą procesu iteracyjnego. Misell9-11 rozszerzył algorytm dla dowolnych dwóch płaszczyzn wejściowych i wyjściowych. Udowodniono, że podejścia te są zbieżne do rozkładu fazowego z minimalnym błędem średniokwadratowym (MSE)12,13. Gur i Zalevsky14 zaprezentowali metodę trzech płaszczyzn, która ulepsza algorytm Misella.
Proponujemy i wykazujemy eksperymentalnie, że przywrócenie fazy podczas przesuwania soczewki obrazowania, tak jak to miało miejsce za pomocą anteny w aplikacji SAR, pozwala nam syntetycznie zwiększyć efektywny rozmiar apertury wzdłuż osi skanowania i ostatecznie poprawić wynikową rozdzielczość obrazowania.
Zastosowanie SAR w obrazowaniu optycznym za pomocą interferometrii i holografii jest dobrze znane16,17. Jednak sugerowana metoda ma na celu naśladowanie skanującej platformy obrazowania, dzięki czemu nadaje się ona do obrazowania niekoherentnego (takiego jak boczna platforma powietrzna). W związku z tym koncepcja holografii, która wykorzystuje wiązkę referencyjną, nie nadaje się do takiego zastosowania. Zamiast tego używany jest poprawiony algorytm Gerchberga-Saxtona w celu odzyskania fazy.

<table><tbody><tr><td>Czerwony moduł laserowy</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LDM635">LDM635</a></td><td></td></tr><tr><td>10X Galilean Beam Expander</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=BE10M-A">BE10M-A</a></td><td></td></tr><tr><td>Negative 1951 USAF Test Target</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=R3L3S1N">R3L3S1N</a></td><td></td></tr><tr><td>Uchwyt filtra dla 2 w Square Filters</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=FH2">FH2</a></td><td></td></tr><tr><td>1 in Linear Translation Stage</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=PT1">PT1</a></td><td>2x</td></tr><tr><td>Mocowanie obiektywu do &Oslash; 1 w Optics</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LMR1">LMR1</a></td><td></td></tr><tr><td>Lens f = 100.0 mm</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=AC254-100-A">AC254-100-A</a></td><td></td></tr><tr><td>Anatomiczna przysłona irysowa aktywowana pierścieniem</td><td></td><td><a href="http://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm? numer części=SM1D12C">SM1D12C</a></td><td></td></tr><tr><td>2,5 mm x 2,5 mm Apertura & Oslash; 1 w</td><td></td><td></td><td>produkcji wewnętrznej</td></tr><tr><td>Kamera CMOS o wysokiej rozdzielczości</td><td>Thorlabs</td><td><a href="http://thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=DCC1545M">DCC1545M</a></td><td></td></tr></tbody></table>

multipleksowanie czasowe technika super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

Proponujemy metodę zwiększania rozdzielczości obiektu i pokonywania limitu dyfrakcji systemu optycznego zainstalowanego na ruchomym systemie obrazowania, takim jak platforma powietrzna lub satelita. Poprawa rozdzielczości jest uzyskiwana w dwuetapowym procesie. Najpierw rejestrowane są trzy obrazy o niskiej rozdzielczości o różnie rozogniskowanym, a faza optyczna jest pobierana przy użyciu ulepszonego iteracyjnego algorytmu opartego na Gerchbergu-Saxtonie. Odzyskiwanie fazy pozwala na numeryczną wsteczną propagację pola do płaszczyzny apertury. Po drugie, system obrazowania jest przesuwany i pierwszy krok jest powtarzany. Uzyskane pola optyczne w płaszczyźnie przysłony są łączone i wzdłuż kierunku ruchu generowana jest syntetycznie zwiększona apertura obiektywu, co daje wyższą rozdzielczość obrazowania. Metoda przypomina dobrze znane podejście z reżimu mikrofalowego zwane radarem z syntetyczną aperturą (SAR), w którym rozmiar anteny jest syntetycznie zwiększany wzdłuż kierunku propagacji platformy. Proponowana metoda została zademonstrowana za pomocą doświadczenia laboratoryjnego.

Przykład dziewięciu zarejestrowanych obrazów (trzech obrazów z defokusem w trzech pozycjach bocznych) przedstawiono na Ryc. 3.
Przykład zbieżności G-S przedstawiono na Rysunku 4. Współczynnik korelacji dla obrazu centralnego I1,b przekracza 0,95, a współczynnik korelacji dla obrazów bocznych I1,a i I1,c przekracza 0,85 (w pełnej symulacji numerycznej wszystkie wartości przekroczyły 0,99).
Reprezentat...

Przedstawiono metodę pokonywania limitu dyfrakcji optycznej. Metoda obejmuje dwuetapowy proces: optyczne odzyskiwanie fazy za pomocą iteracyjnego algorytmu Gerchberga-Saxtona oraz przesunięcie systemu obrazowania, po którym następuje powtórzenie pierwszego kroku. Syntetycznie zwiększona apertura obiektywu jest generowana wzdłuż kierunku ruchu, co zapewnia wyższą rozdzielczość obrazowania.

Multipleksowanie czasowe Technika super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest syntetyczne zwiększenie apertury obiektywu platformy obrazowania skanującego. Osiąga się to najpierw poprzez wykonanie trzech obrazów celu o niskiej rozdzielczości, z różnym stopniem rozmycia (defokusem), podczas przemieszczania się wzdłuż osi optycznej układu. W drugim kroku cały system obrazowania zostaje przesunięty prostopadle, a następnie wykonuje się trzy obrazy celu z rozmyciem.Następnie przesuń układ obrazujący na drugą stronę osi optycznej i wykonaj trzy kolejne rozmyte obrazy celu. Ostatnim krokiem jest numeryczne odzyskanie faz optycznych w celu wyznaczenia pól optycznych, a następnie ich odpowiednie połączenie w celu uzyskania obrazu o wysokiej rozdzielczości. W efekcie generowana jest syntetycznie zwiększona apertura obiektywu wzdłuż kierunku ruchu, co pozwala na uzyskanie wyższej rozdzielczości obrazowania.Główną zaletą proponowanej techniki w porównaniu z innymi podejściami do superrozdzielczości z multipleksacją czasową jest fakt, że nasza metoda jest pasywna, a zatem nie wymaga projekcji wzorów kodujących, które są później niewykorzystywane do uzyskania obrazu o superrozdzielczości. Eksperyment ten jest zazwyczaj przeprowadzany w względnej ciemności. Jednakże część materiału wideo została sfilmowana przy zapalonym świetle. Aby lepiej zwizualizować protokół, rozpocznij konfigurację od wstępnego wyrównania soczewki ekspandera wiązki laserowej i kamery na tej samej osi optycznej. Zamontuj zarówno soczewkę, jak i kamerę na stole translacyjnym, aby umożliwić precyzyjne ruchy prostopadłe do osi optycznej.Dodatkowo zamontuj kamerę na stole translacyjnym, aby umożliwić niewielkie przesunięcia równolegle do osi optycznej. Włącz laser i użyj przysłony, aby upewnić się, że wiązka światła przechodzi przez środek soczewki. Następnie włącz kamerę i za pomocą liniowego stołu Z sprawdź osiowość wiązki lasera.Gdy układ jest wyrównany, odostrzenie kamery spowoduje jedynie zmianę rozmiaru plamki, ale nie spowoduje jej przesunięcia bocznego. Po zakończeniu wyrównywania umieść tarczę testową US Air Force przed expanderem wiązki. Ustaw tarczę tak, aby światło przechodzące przez nią przechodziło przez środek soczewki.Użyj liniowej platformy Z, aby ustawić ostrość na celu. Ta początkowa pozycja xz kamery będzie służyć jako punkt zakotwiczenia. Po uzyskaniu ostrości włóż kwadratową aperturę o boku 0,1 cala i wykonaj pierwsze zdjęcie celu.Teraz należy wyregulować liniowy stolik osi Z. Użyj go, aby przesunąć kamerę o 0,2 inches od celu. Wykonaj drugie zdjęcie celu, a następnie przesuń kamerę o kolejne 0,2 inches dalej.Wykonaj trzecie zdjęcie. Te trzy obrazy będą określane jako seria B. Przed kontynuowaniem ustaw kamerę w pierwotnej pozycji zakotwiczenia.Po powrocie do pozycji kotwiczenia należy rozpocząć przesuwanie liniowego stolika w osi X. Cały system obrazowania zostaje przesunięty bocznie o dystans dodatni 0.1 inches. System obrazowania znajduje się teraz poza centrum wiązki lasera.Wykonaj zdjęcie celu z tej pozycji. Przesuń platformę Z, aby odsunąć kamerę od celu o 0.2 inches. Wykonaj zdjęcie, a następnie przesuń ją z powrotem o kolejne 0.2 inches.Wykonaj trzecie zdjęcie obiektu. Te trzy obrazy będą określane jako seria A. Przenieś kamerę z powrotem do pozycji zakotwiczenia.Zaczynając od pozycji kotwicy, przesuń kamerę o -0,1 inches. Wykonaj trzy kolejne zdjęcia w tych samych pozycjach Z co w pozostałych seriach. Zdjęcia te utworzą serię C.Ponieważ kamera rejestruje jedynie natężenie pola, informacje o fazie optycznej są tracone. Aby je odzyskać i wyznaczyć pole optyczne, należy zastosować numeryczną metodę trzech płaszczyzn. Po wyznaczeniu pola optycznego dla każdej serii obrazów, należy wykorzystać całkę w wolnej przestrzeni, aby przeprowadzić wsteczną propagację pola optycznego serii B do płaszczyzny soczewki z serii A.Należy upewnić się, że pole jest przesunięte tak, aby odzwierciedlało jego położenie względem osi optycznej. Propaguj pole optyczne w wolnej przestrzeni do płaszczyzny soczewki. Powtórz te same kroki dla serii C poniżej osi optycznej.Zsumuj trzy pola, aby je połączyć i syntetycznie zwiększyć rozmiar apertury. Na koniec przeprowadź propagację wolnoprzestrzenną wynikającego z tego pola do płaszczyzny obrazu. Jako wzorca w eksperymencie wykorzystano negatywowy wzorzec testowy 1951 USAF, przedstawiony tutaj na obrazie o wysokiej rozdzielczości.Porównaj to z obrazem o niskiej rozdzielczości wykonanym w pozycji kotwiczącej na osi optycznej. Żaden z pasków rozdzielczości nie jest widoczny na obrazie o super rozdzielczości. Paski pionowe są widoczne aż do trzeciego elementu po prawej stronie.Ponieważ aperturę zwiększono jedynie w kierunku poziomym X, nie nastąpiła poprawa rozdzielczości w przypadku poziomych pasków. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak działa pasywny system superrozdzielczości, który syntetycznie zwiększa aperturę obiektywu, wykorzystując ruch platformy obrazującej oraz obliczenia numeryczne. Choć zaprezentowana demonstracja odbyła się na stole optycznym, proponowana koncepcja jest możliwa do zaimplementowania w rzeczywistych systemach obrazowania lotniczego.

time-multiplexing-super-resolving-technique-for-imaging-from-moving

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Technika Super Rozdzielczania Wielokanałowego do Obrazowania z Poruszającej się Platformy

Dwukamerowe systemy podziału emisji dla dwukolorowej mikroskopii fluorescencyjnej generują sekwencje obrazów w czasie rzeczywistym z wyjątkową rozdzielczością optyczną i czasową, co jest wymogiem niektórych testów żywych komórek, w tym testów adhezji w komorze z równoległym przepływem płytkowym. Gdy oprogramowanie jest używane do łączenia obrazów z jednocześnie pozyskanych kanałów emisji, tworzone są pseudokolorowe sekwencje obrazów.

Jednoczesne przechwytywanie obrazów w czasie rzeczywistym w dwóch kanałach emisyjnych za pomocą systemu podziału emisji z dwiema kamerami: Zastosowania adhezji komórek

Pokazujemy użycie mikroskopii lokalizacji fotoaktywacji fluorescencji (FPALM) do jednoczesnego obrazowania wielu typów fluorescencyjnie znakowanych cząsteczek w komórkach. Opisane techniki pozwalają na lokalizację od tysięcy do setek tysięcy pojedynczych białek znakowanych fluorescencyjnie, z precyzją do dziesiątek nanometrów w pojedynczych komórkach.

Jednoczesne wielobarwne obrazowanie struktur biologicznych z fluorescencyjną mikroskopią lokalizacji fotoaktywacji

Demonstrujemy metodę obrazowania wielu cząsteczek w heterogenicznych nanostrukturach z dokładnością do pojedynczej cząsteczki, wykorzystując sekwencyjne wiązanie i elucję fluorescencyjnie znakowanych przeciwciał.

Wysoce multipleksowane obrazowanie limfocytów T w superrozdzielczości przy użyciu madSTORM

Rekrutacja leukocytów i płytek krwi stanowi niezbędny składnik niezbędny do efektywnego wzrostu tętnic pobocznych podczas arteriogenezy. Mikroskopia wielofotonowa jest skutecznym narzędziem do śledzenia dynamiki komórek z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną in vivo i mniejszą fototoksycznością do badania rekrutacji i wynaczynienia leukocytów podczas arteriogenezy.

Wielofotonowe obrazowanie przyżyciowe do monitorowania rekrutacji leukocytów podczas arterogenezy w mysim modelu kończyn tylnych

Mikroskopia stymulowanego rozpraszania Ramana (SRS) umożliwia bezznacznikowe obrazowanie biomolekuł na podstawie ich wewnętrznej wibracji określonych wiązań chemicznych. W tym protokole opisano instrumentalną konfigurację zintegrowanego mikroskopu SRS i dwufotonowego mikroskopu fluorescencyjnego w celu wizualizacji struktur komórkowych w rdzeniu kręgowym żywych myszy.

In vivo (in vivo) Obrazowanie tkanek biologicznych za pomocą połączonej mikroskopii fluorescencji dwufotonowej i wymuszonego rozpraszania Ramana

Ten artykuł przedstawia integrację modułu spektralnego ogniskowania i lasera impulsowego o podwójnym wyjściu, umożliwiającego szybkie obrazowanie hiperspektralne nanocząsteczek złota i komórek rakowych. Praca ta ma na celu zademonstrowanie szczegółów multimodalnych nieliniowych technik optycznych na standardowym laserowym mikroskopie skaningowym.

Obrazowanie biomolekularne wychwytu komórkowego nanocząstek przy użyciu multimodalnej nieliniowej mikroskopii optycznej

Przedstawiamy protokół do pozyskiwania obrazów chemicznych za pomocą mikroskopii SRS (ang. broadband stimulated Raman scattering). Opierając się na mikroskopie SRS, który działa z różnicową detekcją wielokanałową typu lock-in, protokół opisuje przygotowanie próbki, regulację aparatury SRS i chemometrię w celu rozplątania różnych składników chemicznie niejednorodnych próbek.

Multipleksowe obrazowanie chemiczne oparte na szerokopasmowej mikroskopii rozpraszania Ramana stymulowanego

Analiza obrazu z multipleksowanym kodowaniem kreskowym ostatnio poprawiła charakterystykę mikrośrodowiska guza, umożliwiając kompleksowe badania składu komórki, stanu funkcjonalnego i interakcji komórka-komórka. W niniejszym artykule opisano protokół barwienia i obrazowania z wykorzystaniem kodowania kreskowego przeciwciał sprzężonych z oligonukleotydami i obrazowania cyklicznego, który pozwala na zastosowanie techniki wysokowymiarowej analizy obrazu.

Multipleksowa analiza obrazu z kodowaniem kreskowym do charakterystyki immunoprofilowania i mapowania przestrzennego w analizie pojedynczej komórki próbek tkanek parafinowych

Ten artykuł opisuje protokół immunofluorescencji multipleksowej zoptymalizowany pod kątem charakterystyki trójwymiarowej architektury przerzutów otrzewnowych.

Trójwymiarowe obrazowanie tkanki nośnej guza przy użyciu iteracyjnego wybielania rozszerza podejście multipleksywalne

Protokół ten określa procedurę wykonywania głębokiej, całkomórkowej mikroskopii lokalizacyjnej pojedyncząsteczkowej (SMLM) za pomocą obrotowego mikroskopu konfokalnego z optycznym przesunięciem fotonów, co umożliwia obrazowanie DNA-PAINT bez potrzeby stosowania niestandardowej optyki czy złożonego oświetlenia.

Obrazowanie całokomórkowe superrozdzielczości za pomocą DNA-PAINT na obracającym się dysku konfokalnym z optycznym przekształceniem fotonów

Protokół ten opisuje zaawansowane zastosowania obrazowania oraz zarządzanie współzasobami systemu mikroskopu konfokalnego z laserowym skanowaniem zintegrowanym z multipleksowanym detektorem matrycowym do obrazowania komórkowego i subkomórkowego o wysokiej rozdzielczości. Workflow umożliwia obrazowanie multimodalne od konfokalnej do superrozdzielczości (~120 nm) na jednej platformie, czyniąc wizualizację w skali nanoskalowej bardziej dostępną.

Obrazowanie superrozdzielcze i zarządzanie współdzielone: Protokół do mikroskopii konfokalnej z detekcją multipleksową

Poznaj pasywną technikę super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy, która syntetycznie zwiększa aperturę soczewki poprzez odzyskiwanie fazy optycznej. Metoda umożliwia uzyskanie wyższej rozdzielczości bez złożonych wzorców kodujących.

Multipleksowanie czasowe Technika super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy

Przeglądaj więcej filmów