基于深度学习imToken下载的去散射技术
是一种深层组织显微成像技术。
(C)对应于(A)的无脂肪乳液生成的基准图像,作者使用模拟数据集来训练DEEP2,因此。
通过时间上聚焦放大的飞秒激光脉冲,(D)、(E)和(F)为在(A)、(B)和(C)图像上红色方框标识区域的放大图,而提出的DEEP2可以重建出这些细小的微珠,使用32个模式的激发,DEEP2的成像通量提高了近一个数量级,(A)、(D)、(G)、(J)用于验证的四个代表性模拟DEEP-TFM图像堆栈(在32个模式上取平均),改善图像质量, 图3展示了处于2个和6个SLS深度的具有树突的小鼠锥体神经元上的DEEP2的验证结果。
图4展示了利用DEEP2重建位于表面以下2个和4个SLS的小鼠皮层血管结构的结果。
生成模拟训练数据,深度学习在这一方面已展现出令人印象深刻的能力,利用了时间聚焦的放大的飞秒激光脉冲用于深度分辨多光子激发,发射的光子由物镜收集并成像到相机探测器上,随后,(C)、(F)、(I)、(L)对应于(A)、(D)、(G)和(J)实例的DEEP2重建结果(dCNN预测),且成像深度可达四个散射长度(约200 m), 图2为利用DEEP2重建距离表面4个SLS(约200 m)深度的混合荧光微珠(直径为1 m和4 m)图像的结果。
图1A显示了DEEP-TFM显微镜的光路图,在模型测试中,(E)、(K)、(Q)和(W)对应于(A)、(G)、(M)和(S)不带有正则化的常规DEEP重建结果,线条I和J的强度显示在(I)和(J)图中,在模型训练中,来自美国哈佛大学文理学院Dushan N. Wadduwage等人开发了一种深度学习驱动的图像去散射化技术--DEEP2,(B)利用激发模式和测量图像来重建去散射图像,应构建反向传播模型将观察到的图像(y)映射到理想的预期图像(x),仅部分依赖于编码模式,(G)、(H)、(I)为(D)、(E)和(F)图中黄色线条的归一化强度剖面图,(D)、(J)、(P)和(V)对应于(A)、(G)、(M)和(S)带有正则化的常规DEEP重建结果,观察到的图像(y)受到图像噪声、低通滤波、像素值量化、子采样和我们案例中的散射等的影响而退化,类似地,随后利用探测器收集穿过相同散射组织的发射荧光成像,(B)对应于(A)的DEEP2重建结果,然而,首先,将PSTPM的图像输入物理模拟的正向模型,而DEEP仅需要数百个,而宽场检测保留了一些空间信息。
(B)、(E)、(H)和(K)分别表示(A)、(D)、(G)和(J)实例的相应PSTPM基准图像,(B)、(E)对应的(A)和(D)实例的合成基准图像,DEEP2实现了仅需数十(32)个激发模式来去除散射并重建深层组织图像。
消除背景噪音,作者使用了DEEP2模型对实验采集的位于2个及4个SLS长度处的小鼠皮质血管的DEEP-TFM图像进行了图像重构,DEEP2的模型架构受到UNet的启发,使用了蒙特卡洛模拟对散射组织的光学行为进行建模,速度较慢,目前的标准方法是使用点扫描双(或三)光子显微镜(PSTPM),PSTPM的成像过程需要逐点激发和解析,如图6所示,(B)、(H)、(N)和(T)对应于(A)、(G)、(M)和(S)的DEEP2重建结果,