跨模态显微成像的即时无先验分辨率增强

光学显微镜的分辨能力从根本上受限于光的衍射，这限制了我们对亚细胞结构的可视化能力。计算方法，尤其是反卷积，能够恢复模糊图像，但其效果严重依赖于精确的点扩散函数（PSF）；而点扩散函数的估计通常既不切实际又易于出错，从而导致伪影的产生。在此，我们提出非线性傅里叶重加权（NFR），这是一种快速算法，在无需任何关于成像系统的先验知识的情况下，仅通过对图像傅里叶频谱进行一次对数映射，即可实现类似反卷积的效果。这一非迭代过程通过重新平衡空间频率分量，在计算上逆转光学模糊的影响。我们证明，NFR能够稳健地将分辨率提升至Sparrow极限之上，并恢复真实的结构细节。NFR在传统方法失效的条件下表现尤为突出，即使在存在严重光学像差和高噪声的情况下仍然有效。此外，NFR还能协同提升结构光照明显微术（SIM）等超分辨成像方式的输出质量，而其近乎瞬时的处理能力使其能够对动态生物过程进行实时增强，例如对散射组织深部进行体内多光子显微成像。通过将高保真图像恢复与系统建模解耦，NFR为提升多种显微技术中的图像质量提供了一种强大、易获取且具有普适适用性的工具，从而促进大规模数据集的分析以及对以往被遮蔽的生物学现象的发现。

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光学显微镜的分辨能力从根持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 保留所有权利。未经许可不得转载。

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发表于 2026 年 6 月 1 日。

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用于跨模态显微成像的即时无先验分辨率增强

Haohong Gan ，

Shiyi Peng ，

Hailian Hu ，

Xuan You ，

Yabo Guo ，

Ruiyang Guo ，

Ziliang Chen ，

Jun Qian

bioRxiv

2026.05.28.728601； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.28.728601

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Haohong Gan ，

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Ziliang Chen ，

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2026.05.28.728601； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.28.728601

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.28.728601v1?rss=1

🏷️ 显微成像 图像分辨率增强 傅里叶重加权 超分辨显微 计算成像