Real-time structured illumination microscopy based on Fourier ptychographic

显微镜 光学 傅里叶变换 计算机科学 材料科学 光学显微镜 物理 扫描电子显微镜 量子力学
作者
Jixiang Zhou,Jiaming Qian,Yuzhen Zhang
标识
DOI:10.1117/12.3044481
摘要

Structured illumination microscopy is more suitable for super-resolution imaging of live cells and holds promising prospects in bioscience thanks to its fast imaging speed and low photodamage. However, in order to achieve fast, real-time and long-term imaging of live cells, further enhancements in imaging speed and reductions in photodamage are necessary. In this work, we optimize from both algorithm and hardware aspects. First, a Fourier ptychographic SIM algorithm (FP-SIM) using only three patterns is proposed to reduce the number of frames required for reconstruction. Second, we use CUDA to design appropriate parallel methods on hardware to accelerate the algorithm. We demonstrate that GPU improves the speed by nearly 200-fold in the most time-consuming iteration part of the algorithm. At 512×512 pixels, real-time super-resolution microscopy imaging at approximately 16Hz can be achieved. Faster imaging speed and less photodamage enable our method to provide a promising tool for life science research and biomedical measurement.
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