项目带头人：雷铭  物理学院

项目简介：

三维成像与测量是目前国内外显微光学领域重要的研究方向，在生物医学和工程科学等诸多领域中都有相关的研究与应用。激光共聚焦显微镜是三维显微成像的金标准，但是需要使用高度聚焦的激光束对样品逐点扫描，因此成像速度慢，高强度的激光也会给生物样品带来光损伤。激光共聚焦扫描显微镜虽然具有三维成像能力，然而无法得到自然光照明下的真实三维彩色图像。我们首次提出了基于DMD（空间调制器）调制和白光LED照明的高速彩色三维结构光照明显微技术。通过使用记录白光或多色结构光照明获得的光切片图像，利用独创的HSV彩色空间的彩色解码算法，将物体的真彩色信息引入了SIM三维光切片图像中。相关工作受到了众多官方和权威媒体的报道。并以此为基础开发了三维多视场数据自适应融合系统，将高分辨、三维、大视场、彩色、定量和快速六大成像要素集为一体。视场范围达到2×2×2 cm3，最大光切片速度100fps@1024×1024pixels，远高于主流高速转盘式共聚焦显微镜。目前该技术已经受到国家探月工程的关注。2023年中科院地质与地球物理所使用我们的设备对1000余颗由嫦娥5号探测器带回的月壤微粒进行了三维成像和表面形貌分析，首次在月壤表面发现的疑似宇宙尘撞击坑和微熔岩流形貌。目前正在分析数据并推进下一步研究计划。在未来十年，我国已经布局了嫦娥六号月球南极采样、小行星采样和火星采样等一系列重大任务。我们期待高速彩色三维结构光照明显微技术能继续用于珍贵地外天体样品研究，为我国未来行星科学发展做出贡献。