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基于迭代加权范数的机载扫描雷达超分辨成像快速总变分方法
摘要：全变分（TV）方法已被用于实现机载扫描雷达在保持目标轮廓的超分辨成像。迭代重加权范数（IRN）方法是一种通过求解一系列最小加权L2范数问题来处理最小Lp范数问题的算法，已被用于求解TV范数。然而，在求解过程中，IRN方法每次迭代都需要更新权重项和结果项，涉及大矩阵的乘法和求逆，计算量巨大，严重制约了TV成像方法的应用。本文通过分析迭代过程中涉及矩阵的结构特点，提出了一种基于适当矩阵分块的高效方法，将大矩阵的乘法和求逆转化为多个小矩阵的计算，从而加速算法。所提方法称为IRN-FTV方法，比IRN-TV方法更节省时间，尤其适用于高维观测场景。数值结果表明，所提出的IRN-FTV方法具有较好的计算效率，且性能没有下降。
紧凑高效的光子分辨图像扫描显微镜
摘要：荧光共聚焦激光扫描显微镜 (LSM) 是生命科学研究中最常用的工具之一。得益于专为 LSM 定制的单光子阵列探测器，LSM 的普及度有望进一步提升。这些探测器提供独特的单光子时空信息，为温和定量的超分辨率成像开辟了新的视角。然而，完美地记录这些信息对显微镜数据采集 (DAQ) 系统提出了重大挑战。我们提出了一个基于数字频域原理的 DAQ 模块，能够记录光子的基本空间和时间特征。我们使用该模块扩展基于单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列探测器的现有成像技术（例如荧光寿命图像扫描显微镜）的功能。此外，我们使用该模块引入了一种强大的多物种方法，该方法在时间域中对荧光团激发光谱进行编码。最后，我们将时间分辨的受激发射损耗显微镜与图像扫描显微镜相结合，从而提高了空间分辨率。我们的研究结果证明了，只需添加一个SPAD阵列探测器和定制的数据采集系统，传统的荧光激光扫描显微镜就能转变为一个简单、信息丰富的超分辨成像系统。我们期待着先进的单光子成像技术的蓬勃发展，从而有效地利用每个光子中编码的所有样本信息。