具备单光子灵敏度的单像素显微成像系统研究

单像素成像技术的出现为光学成像带来了新的突破,特别是在克服传统光学显微成像技术的局限性方面展现出独特优势。本文针对传统显微成像在弱光条件下难以获得高质量图像的问题,开展了基于单像素成像技术的显微成像系统研究。该研究采用模块化的光机系统设计,结合Alternating Projection、Differential Ghost Imaging、Gradient Descent等6种先进算法,评估了单像素显微成像系统的性能。实验结果表明,在0.9M CPS光子计数率的极低光照条件下,该系统可实现25%采样率的单像素显微成像,具有39.37μm的分辨率,视场范围可在22.09 mm^(2)至231.04 mm^(2)之间调节。与显微成像领域中常用的增强光源和荧光标记等手段相比,本文采用单光子探测技术和压缩感知图像处理算法,能够在极低光照条件下实现高质量显微成像,不会对样品造成光漂白或光毒性,有效避免了对样品的光损伤。本文的单像素显微成像方法为极弱光环境下的显微成像提供了一种创新且高效的解决方案。