能够以高速和空间分辨率解析三维（3D）信息的宽视场显微镜对于研究自由移动的生物体的行为具有重要意义，然而，设计一种同时优化所有这些性能的光学仪器仍然面临挑战，现有技术通常需要采集连续的图像快照来观察大面积或测量3D信息，从而影响速度和吞吐量。鉴于此，来自杜克大学生物医学工程系的Roarke Horstmeyer等人展示了3D-RAPID，这是一种基于54台相机的同步阵列的计算显微镜。

文章要点：

1) 该研究开发的显微镜可以通过135 cm²面积，可达到230 帧每秒的时空通量，超过每秒5千兆像素，该3D-RAPID采用3D重建算法，对于每个同步快照，该算法将所有54个图像融合成包括共同配准的3D高度图的合成图像；

2) 此外，研究通过自监督三维重建算法训练神经网络，使用立体重叠冗余和射线传播物理作为唯一的监督机制，将原始光度图像映射到三维地形，因此，重建过程对于泛化误差是稳定的，并且对于来自任意大小的相机阵列的任意长的视频可缩放，这一工作证实3D-RAPID在几种自由活动的生物体中具有广泛适用性：蚂蚁、果蝇和斑马鱼幼虫。

参考资料：

Zhou, K.C., Harfouche, M., Cooke, C.L. et al. Parallelized computational 3D video microscopy of freely moving organisms at multiple gigapixels per second. Nat. Photon. (2023).

DOI: 10.1038/s41566-023-01171-7

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01171-7