Como herramienta indispensable para la observación del microcosmos, la microscopía óptica ha impulsado el desarrollo de varios campos, entre ellos la biología, la medicina, la física y los materiales. Sin embargo, la difracción óptica impone una restricción de resolución espacial en la microscopía óptica, lo que dificulta la exploración de estructuras más finas.
Para superar la limitación de resolución, se han propuesto varias técnicas de microscopía de superresolución basadas en diversos principios. Sin embargo, estas técnicas comúnmente adquieren superresolución a expensas de una velocidad de imagen reducida, por lo que lograr imágenes de superresolución de alta velocidad que puedan detectar dinámicas rápidas con estructuras finas sigue siendo un gran desafío.
Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad Normal del Este de China, la Universidad de Shenzhen y la Universidad de Pekín resolvió la contradicción entre la resolución espacial y la velocidad de la imagen. Como se informó en Fotónica avanzada, lograron una superresolución de alta velocidad mediante el desarrollo de una técnica eficaz denominada microscopía de superresolución de compresión temporal (TCSRM). TCSRM combina microscopía de compresión temporal mejorada con reconstrucción de imágenes de súper resolución basada en aprendizaje profundo. La microscopía de compresión temporal mejorada mejora la velocidad de la imagen mediante la reconstrucción de varias imágenes a partir de una imagen comprimida, y la reconstrucción de imágenes basada en el aprendizaje profundo logra el efecto de superresolución sin reducir la velocidad de la imagen. Su algoritmo iterativo de reconstrucción de imágenes contiene estimación de movimiento, estimación de fusión, corrección de escena y procesamiento de superresolución para extraer la secuencia de imágenes de superresolución a partir de medidas comprimidas y de referencia.
Sus estudios verificaron la capacidad de imágenes de alta resolución de alta velocidad de TCSRM en teoría y experimentación. Para demostrar la capacidad de formación de imágenes de TCSRM, tomaron imágenes de perlas fluorescentes que fluyen en un microcanal, logrando una notable velocidad de fotogramas de 1200 fotogramas por segundo y una resolución espacial de 100 nm.
Según el autor correspondiente Shian Zhang, profesor y director adjunto del Laboratorio Estatal Clave de Espectroscopia de Precisión de la Universidad Normal de China Oriental, «Este trabajo proporciona una herramienta poderosa para la observación de la dinámica de alta velocidad de estructuras finas, especialmente en los campos de la hidromecánica y la biomedicina. , como la medición de la velocidad del microflujo, las interacciones de los orgánulos, los transportes intracelulares y la dinámica neuronal». Zhang agrega: «El marco de TCSRM también puede ofrecer orientación para lograr una mayor velocidad de imagen y resolución espacial en holografía, imagen de difracción coherente y perfilometría de proyección de franjas».
