11月2日,安徽醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院周金華教授團隊在光學領域頂級期刊《激光與光子學評論(Laser & Photonics Reviews)》(IF=10.0,中科院一區(qū)TOP)發(fā)表題為《基于小波變換與線性注意力的快速高保真傅里葉疊層顯微成像術(Fast High-Fidelity Fourier Ptychographic Microscopy via Wavelet Transform and Linear Attention)》的研究論文。生物醫(yī)學工程學院2023級碩士研究生孫雯雯、李佳津為論文共同第一作者,魏勛斌教授、王亞丹副教授與周金華教授為共同通訊作者。安徽醫(yī)科大學為第一作者單位和最后通訊單位。
傅里葉疊層顯微成像術(Fourier Ptychographic Microscopy, FPM)是一種新興的計算光學成像技術,能夠突破光學衍射極限,實現(xiàn)對生物樣本的大視場、高分辨率觀測,在活細胞成像、數(shù)字病理和細胞計數(shù)等領域具有廣泛應用前景。然而,基于迭代的物理重建算法計算耗時,難以滿足快速診斷需求;現(xiàn)有的深度學習方法多依賴于仿真數(shù)據,對真實生物樣本的復雜結構重建效果不佳。
針對上述挑戰(zhàn),周金華教授團隊構建了首個多源生物樣本FPM數(shù)據集(FPM-BioCell),涵蓋從亞細胞到組織層級的十類典型生物樣本。此外,團隊提出了一種融合小波變換與線性注意力機制的新型生成對抗網絡模型(WM-FPM)。該模型通過多尺度頻域特征提取與全局上下文依賴建模,在保持高保真重建質量的同時,將全視場1.51億像素圖像的重建時間從傳統(tǒng)方法的數(shù)十分鐘縮短至5.63秒,實現(xiàn)超百倍的速度提升。該研究為解決FPM在速度與精度之間的長期權衡提供了創(chuàng)新性解決方案,為活細胞動態(tài)觀測、快速病理診斷等領域提供了強有力的技術支撐。
研究獲得安徽省重點研發(fā)計劃和安徽省轉化醫(yī)學研究院科研基金等項目的支持。(生物醫(yī)學工程學院)
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/lpor.202501895
代碼與數(shù)據集鏈接:https://github.com/ww20250822/WM-FPM
新聞鏈接:https://www.ahmu.edu.cn/2025/1104/c10532a193125/page.htm
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