Jointly super-resolved and optically sectioned Bayesian reconstruction method for structured illumination microscopy - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Optics Express Année : 2019

Jointly super-resolved and optically sectioned Bayesian reconstruction method for structured illumination microscopy

Méthode de reconstruction bayésienne conjointement super-résolue et sectionnée optiquement pour la microscopie par illumination structurée

Résumé

Structured Illumination Microscopy (SIM) is an imaging technique for achieving both super-resolution (SR) and optical sectioning (OS) in wide-field microscopy. It consists in illuminating the sample with periodic patterns at different orientations and positions. The resulting images are then processed to reconstruct the observed object with SR and/or OS. In this work, we present BOSSA-SIM, a general-purpose SIM reconstruction method, applicable to moving objects such as encountered in in vivo retinal imaging, that enables SR and OS jointly in a fully unsupervised Bayesian framework. By modeling a 2-layer object composed of an in-focus layer and a defocused layer, we show that BOSSA-SIM is able to jointly reconstruct them so as to get a super-resolved and optically sectioned in-focus layer. The achieved performance, assessed quantitatively by simulations for several noise levels, compares favorably with a state-of-the-art method. Finally, we validate our method on open-access experimental microscopy data.
La microscopie par illumination structurée (SIM en anglais) est une technique d’imagerie plein champ permettant d’obtenir super-résolution (SR) et sectionnement optique (SO). Elle consiste à illuminer l’échantillon avec des motifs périodiques à différentes orientations et positions. Les images résultantes sont ensuite traitées numériquement pour reconstruire l’objet observé avec SR et/ou SO. Dans cet article, nous présentons BOSSA-SIM, une méthode de reconstruction SIM adaptée aux objets mobiles tels que ceux rencontrés en imagerie rétinienne in vivo, qui permet de réaliser conjointement SR et SO dans un cadre bayésien non supervisé. En modélisant un objet à deux couches composé d’une couche focalisée et d‘une couche défocalisée, nous montrons que BOSSA-SIM est capable de les reconstruire conjointement de manière à obtenir une couche focalisée super-résolue et sectionnée optiquement. Les performances atteintes, évaluées quantitativement par simulations pour différents niveaux de bruit, se comparent favorablement avec une méthode SIM à l’état de l’art. Finalement, nous validons notre méthode sur des données expérimentales de microscopie en libre accès.
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Dates et versions

hal-02388773 , version 1 (02-12-2019)

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Citer

Yann Lai-Tim, Laurent Mugnier, François Orieux, Roberto Baena-Gallé, Michel Paques, et al.. Jointly super-resolved and optically sectioned Bayesian reconstruction method for structured illumination microscopy. Optics Express, 2019, 27 (23), pp.33251-33267. ⟨10.1364/OE.27.033251⟩. ⟨hal-02388773⟩
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