日前，Nature旗下的Scientific Reports 刊登了中國科學院西安光學精密機械研究所瞬態光學與(yu) 光子技術國家重點實驗室姚保利研究組題為(wei) Full-color structured illumination optical sectioning microscopy 的研究論文。
        眾(zhong) 所周知，色彩（光譜）信息是描述物體(ti) 特征的一個(ge) 重要物理量。三維物體(ti) 彩色層析成像技術是獲取物體(ti) 表麵形態特征的重要手段，也是真實物體(ti) 三維數字化的基礎。以激光共聚焦掃描顯微鏡為(wei) 代表的點掃描顯微成像技術具有三維層析成像能力，但是逐點掃描整個(ge) 三維樣品需要較長的時間，而且視場很小，目前僅(jin) 應用於(yu) 生物醫學顯微成像領域。條紋投影法和白光相移幹涉法是較為(wei) 成熟的三維物體(ti) 表麵成像與(yu) 測量技術，得到了廣泛的應用，這兩(liang) 種技術結合三維貼圖技術（3D mapping）都可以近似得到三維物體(ti) 的表麵顏色信息，但是貼圖技術的缺點是圖像畸變大而且分辨率不高。同時，受到相位解包裹算法的限製，條紋投影法和白光相移幹涉法對於(yu) 表麵具有複雜和突變結構的物體(ti) 都不適用，而類似的複雜結構又是常見的（例如動物的毛發、機械工件的表麵毛刺、植物的葉片等）。結構光照明顯微（SIM）是一種特殊照明方式的寬場成像技術，經過特定算法的解算和重構可以實現三維光切片成像，並且能夠精確解析樣品表麵的複雜結構。但目前所有的SIM都是單色的，另外，受顯微物鏡視場大小的限製，SIM技術目前也僅(jin) 應用於(yu) 微觀領域。
          西安光機所姚保利研究組自2010年開始SIM技術研究以來，開展了深入細致的理論和實驗研究工作，首次提出並實現了基於(yu) 數字微鏡器件（DMD）和LED照明的SIM技術（Scientific Reports 2013，國家發明專(zhuan) 利ZL201110448980.8）。在本次發表的研究論文中，通過使用彩色CMOS相機記錄白光或多色結構光照明獲得的光切片圖像，對傳(chuan) 統光切片SIM技術采用的均方根層析算法進行改進，提出了基於(yu) HSV彩色空間的彩色解碼算法（已申請國家發明專(zhuan) 利），獲得了物體(ti) 高分辨率彩色三維圖像。結合三維多視場數據自適應融合技術，解決(jue) 了對介觀物體(ti) （亞(ya) 毫米到毫米量級尺寸）顯微成像時，由於(yu) 顯微物鏡視場有限，無法一次獲得整個(ge) 物體(ti) 高分辨三維圖像的問題，視場範圍達到了2mm2以上。研究組與(yu) 中科院動物研究所開展了聯合實驗研究，實現了對蟎蟲和昆蟲跳器的彩色三維光切片成像，為(wei) 該方麵的研究提供了有力的技術支持。同時對微電子芯片及硬幣表麵結構進行了大視場彩色三維成像，推動了SIM技術在三維物體(ti) 表麵形貌測量方麵的應用。
        三維成像與(yu) 測量技術是目前國內(nei) 外光學領域一個(ge) 重要的研究方向，已嵌入到了現代工業(ye) 與(yu) 文化創意產(chan) 業(ye) 的整個(ge) 流程。該研究取得的成果使西安光機所在三維顯微成像方麵掌握了核心技術，該技術通過與(yu) 生物醫學、材料化學、精密製造等學科的交叉合作，將大大提高我國在該領域的研究水平，具有廣泛的應用前景。

　　 　　蟎蟲（a）和跳甲跳器（b）的彩色三維圖像 　
　

數字微鏡器件芯片的彩色三維圖像