澳大利亞國立大學(ANU)的研究人員開發(fā)了一種新方法，可以在近乎黑暗的環(huán)境下創(chuàng)建幾乎完美的全息圖。

光學全息圖是產生物體的3D圖像的聰明方法。它們有許多用途-從保護我們的身份證免遭偽造，到活細胞的實時成像。

新的突破將使全息圖能夠以更少的光線執(zhí)行更多的重要功能。

據(jù)史蒂夫·李博士說，光學全息圖的質量通常與激光的亮度有關。

“所以我們問自己，我們如何才能在幾乎完全黑暗的環(huán)境中制作光學全息圖?” 李醫(yī)生說。

李博士說：“通常，如果使用極低的光線形成光學全息圖，全息圖看起來會很粗糙。”

“我們稱這種顆粒度為'散粒噪聲限制'，當您在晚上閉上眼睛時也會發(fā)生這種情況。您看到的光斑實際上是散粒噪聲限制您的眼睛的地方。”

研究團隊使用機器學習找到了解決此問題的方法。

“我們已經(jīng)證明，使用極少的光(在亞毫秒級的成像速度下幾乎變成黑色)，我們仍然可以將全息圖恢復到接近理想狀態(tài)。”

該研究的主要作者張志鐸先生將其描述為還原一張顆粒狀的舊照片。

張先生說：“照片中的細節(jié)很像一件歷史藝術品，可以由專家來修復。”

“在這里，我們的專家是一臺名為Holo-UNet的機器。該機器通過數(shù)千個學習周期來掌握理想全息圖的外觀。經(jīng)過培訓后，我們向該機器展示了一個全息圖，該全息圖缺少很多光學信息。就像大師畫家，機器記住了如何以數(shù)字方式填充那些缺失的光子，從而將全息圖恢復到接近理想的狀態(tài)。”

研究結果可能對生物學成像有重要意義。

李博士說：“生物細胞對光非常敏感，很容易被破壞。”

“現(xiàn)有的光學顯微鏡使用集中光對細胞進行3D成像，這是不理想的。我們的方法可用于在幾乎完全黑暗的環(huán)境下長時間跟蹤細胞，而不必擔心光損傷細胞。我們現(xiàn)在也可以在極少的光線下，可以在不到百分之一秒的時間內記錄活細胞的全息圖，并且可以更清晰地看到類似細胞分裂的事件。”

該研究已發(fā)表在《生物醫(yī)學光學快報》上。