计算成像技术将全息图的焦深增强五倍

塔尔图大学物理研究所的研究人员开发出一种新型计算方法，能在全息图记录完成后将焦深增强五倍，从而提升三维图像质量。这项技术使三维全息显微镜在复杂成像条件下仍能保持优异性能，并为研究复杂生物结构提供新途径。

该研究成果以《非相干菲涅尔全息术中的轴向分辨率后处理工程技术》为题发表于《物理：光子学》期刊。

传统显微镜与三维成像系统的主要局限在于，图像或全息图一旦记录完成便无法改变其成像特性。为突破这一限制，塔尔图大学物理研究所初级研究员希瓦苏布拉马尼安·戈皮纳特及其同事开发出新方法：在采集阶段不是记录单一图像，而是捕获具有不同焦距的全息图组。通过计算合成，这些图像可生成比传统方法焦深大得多的合成全息图，并支持记录图像的后期处理。

该技术是对现有数字全息技术的重大革新。传统数字全息（即非相干菲涅尔全息术FINCH）能在普通照明下记录物体三维信息，随后由计算机重建为空间图像。新方法被称为"FINCH轴向分辨率后处理工程"（PEAR-FINCH），其独特之处在于：

• 全息图记录后仍可调整焦深

• 创新的两步计算重建法保持高图像质量与信噪比

• 焦深较传统FINCH技术提升五倍

• 在真实生物样本特有的漫射照明条件下表现优异

Gopinath表示："这种记录后处理灵活性前所未有。可以说，我们的成果开创了全息成像新范式，在性能上持续超越传统直接成像系统与标准FINCH技术。"

这种更智能精准的显微技术使PEAR-FINCH方法让三维全息显微镜在生物与生物医学研究中更灵活高效。该技术为复杂生物结构在挑战性成像环境下的研究开辟新途径，推动自适应智能显微镜的研发进程。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1088/2515-7647/ae38ae