近日，我院智能信息感知团队在光学成像领域取得重要进展。团队研究成果以题为“Physics-constrained reconstruction for super-resolution ptychographic structured modulation microscopy”在光学领域国际权威期刊《Optics Letters》在线发表，并被评选为编辑精选论文（Editor’s Pick）。该论文第一作者为通信工程学院2023级硕士研究生陈周斌，通讯作者为通信工程学院博士后吴华铮。《Optics Letters》是美国光学学会(Optica)旗下重要期刊之一，创刊于1977年，长期聚焦光学与光子学前沿研究，在国际光学界具有广泛影响力和高度认可度。期刊每期仅遴选约5%的论文作为编辑精选，旨在突出在科学质量和学术价值方面具有代表性的研究工作。
图1 研究成果在光学权威期刊Optics Letters发表并入选编辑精选
该论文聚焦于高通量显微成像这一关键方向。叠层结构调制显微成像（Ptychographic Structured Modulation, PSM）作为一种新型计算成像技术，通过引入散射介质对光场进行编码调制，能够将原本无法进入物镜的高频空间信息“搬移”至收集范围，进而利用逆向算法即可重建出高分辨率图像。该方法具备景深扩展、像差校正等优势，且兼容传统显微镜平台，具有良好的应用前景。然而，PSM的实际性能受限于物理模型的非理想因素。例如定位误差、系统漂移、微小抖动以及低光子通量条件下的探测噪声。这些因素会破坏成像模型的准确性，使反演问题高度病态，严重制约成像质量和系统稳定性。
图2 PSM 成像模型及基于物理约束的反演框架
针对上述问题，该论文提出了一种基于物理约束的PSM重建框架。该框架将散射调制与相干传播过程统一纳入前向物理模型，在重建过程中引入复数正则化与幅度约束，并结合基于幅度残差的数据保真项，有效提升了算法对误差和噪声的容忍度。实验结果表明，该方法在低信噪比和欠采样条件下仍可实现高保真重建，空间分辨率显著优于现有基线方法。在生物样本成像实验中，重建结果呈现出更加清晰锐利的细胞边界、更高的局部对比度以及更少的背景伪影，展示了其在无标记生物医学成像领域的应用潜力，为细胞病理分析提供了一种低成本、高性能的新型显微成像解决方案。
我院智能信息感知团队由江劭玮研究员担任团队负责人，依托杭州电子科技大学“智能信息处理实验室”（HDU IIPLab），实验室主任为颜成钢教授。实验室现有在职教师50余名，含5位国家级人才及多位省级人才，现有硕博研究生200余名。实验室为学校交叉创新团队，长期致力于智能信息处理方面的研究，拥有自由开放的学术氛围和国际前沿的研究方向，与海内外知名高校与研究所（清华大学、北京大学、中国科学院、美国北卡罗来纳大学教堂山分校、美国康涅狄格大学等）保持密切的合作关系，毕业生多就职于阿里巴巴、腾讯、字节跳动、海康威视、华为等国内知名企业。
图文：吴华铮
一审：江劭玮
二审：邱一波
三审：孙闽红
