ヒルベルト変換復調を使用した単一画像構造化照明

構造化された照明顕微鏡（SIM）は、標本内の焦点が合っていない飛行機から望ましくない光を除去することにより、深さでの切片を実現します。ただし、一般に、セクションを生成するために、0、120、および240°の離散位相シフトを持つ少なくとも3つの変調画像が必要です。Hilbert変換復調を使用して、単一の画像のみを使用して、参照平面（つまり、カバースリップ）に比べて、セクション情報と深度情報の両方を生成することができます。標本は既知の周波数で変調され、画像の変調されていない部分が推定されます。これらの2つのコンポーネントは、オブジェクトの軸方向情報と横方向の両方の情報を含む高品質のセクション画像を提供するために使用されます。単一の画像を使用したセクション解像度は、コントロールの3イメージSIMと同等です。また、離散位相の3つの画像で使用すると、この方法は、従来のSIM技術よりも乱流媒体内でより良いコントラストを生成することを示すことができます。従来のSIMは3つの異なる位相のアライメントを必要とするため、光パス長の小さな違いは強力なアーティファクトを導入する可能性があります。シングルイメージ技術を使用すると、この依存関係が削除され、乱流媒体のセクションが大幅に改善されます。in vivoでの人間の皮膚を含む、さまざまな深さと不透明度を持つ複数のターゲットが考慮され、非侵襲的なセクションをリアルタイムで提供する迅速で便利な方法を示しています。

Structured illumination microscopy (SIM) achieves sectioning at depth by removing undesired light from out-of-focus planes within a specimen. However, it generally requires at least three modulated images with discrete phase shifts of 0, 120, and 240 deg to produce sectioning. Using a Hilbert transform demodulation, it is possible to produce both sectioning and depth information relative to a reference plane (i.e., a coverslip) using only a single image. The specimen is modulated at a known frequency, and the unmodulated portion of the image is estimated. These two components are used to provide a high-quality sectioned image containing both axial and lateral information of an object. The sectioning resolution with a single image is on par with that of a control three-image SIM. We are also able to show that when used with three images of discrete phase, this method produces better contrast within a turbid media than the traditional SIM technique. Because the traditional SIM requires alignment of three different phases, small differences in optical path length can introduce strong artifacts. Using the single-image technique removes this dependency, greatly improving sectioning in turbid media. Multiple targets with various depths and opaqueness are considered, including human skin in vivo, demonstrating a quick and useful way to provide noninvasive sectioning in real time.