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基本信息
李浩宇，男，汉族，工学博士，1986年出生。哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院/仪器科学与技术学科副教授，博士生导师。

主要研究方向包括：光场显微成像；超分辨活细胞荧光显微成像；基于超材料晶格透镜微型化显微镜；深度学习生物显微成像技术；光学信息处理；物理光学与光纤技术；高密度全息存储材料等。

近5年在国际权威光学期刊和会议上共发表学术论文近40余篇，其中SCI检索论文21篇，EI检索论文34篇、共计被引次数超过300次（SCI引用164次、EI引用204次），谷歌学术影响力H指数10，参加国内外重要学术会议邀请报告2次，分会报告1次。

参加国家重大基础设施项目（哈工大大科学工程-空间地面模拟装置、北大大科学工程-多模态跨尺度显微成像技术），主持国家自然科学基金青年项目1项、哈工大青年拔尖人才启动项目1项。2018年入选第四届中国科协“青年人才托举工程”（面向32岁以下国家级青年科技人才）。2017年入选哈工大“青年拔尖人才选聘计划”。

工作经历

标题博士后

职位,职务,职称博士后

工作地点,工作单位纽约州立大学石溪分校

起讫时间2015.11-2017.11



标题副教授

职位,职务,职称副教授

工作地点,工作单位哈尔滨工业大学

起讫时间2018.1-至今



教育经历

标题本科

起讫时间2005.9-2009.7

所学专业通信工程

学习机构哈尔滨工业大学

学历学士



标题硕士

起讫时间2009.9-2011.7

所学专业电磁场与微波技术

学习机构哈尔滨工业大学

学历硕士



标题博士

起讫时间2011.9-2015.10

所学专业电子工程

学习机构爱尔兰都柏林大学

学历博士



主要任职
研究领域

1. 稀疏Hessian反卷积算法的4D荧光光场显微镜,对全细胞空间动态活体状态下，HeLa细胞系中线粒体的分裂和融合过程的虚拟现实重现技术

超快速高分辨率的光场显微镜，是大视场3D细胞体瞬时成像的重要工具。但是目前的基于光学系统设计的高分辨光场显微镜，为了得到成像样品的角度信息，依然要牺牲一定的空间分辨率，因此，高分辨光场显微的细胞活体成像无法在深度上稳定的重建。这里，我们提出把光路硬件系统的离焦设计（Defocus design），结合后期重建算法，基于Hessian_1范数反卷积三维信息重建算法，克服了light field microscopy 空间分辨率trade off的问题。同时在成像深度上，得到稳定的成像性能和空间分辨率。使得计算成像的结果在whole cell尺度上，基本保持300 nm左右的横向分辨成像能力和50Hz的时间分辨率。在具体生物问题的研究领域，例如细胞中线粒体的分裂与融合，与人类疾病例如帕金森等有密切关系。捕捉到细胞中线粒体的分裂与融合过程，对生命科学具有重要意义。本课题提出的显微成像设备，以HeLa细胞系为例，为活体线粒体的动态演变研究提供了快速的成像方法。计算显微成像过程完成后，利用虚拟现实技术（Virtual reality），把光学显微镜得到的全细胞大数据随时间变化的4D数据进行后期处理，构建出类似于谷歌地图一样的动态3D细胞虚拟现实环境（Cellular map），利用全息技术，可以在手机等便携设备上直接显示细胞世界中细胞器的演变和运动。


2. 基于深度学习荧光显微成像3D图像重建

深度学习（Deep Learning）作为机器学习的一个重要分支，来源于人工智能神经网络的概念。卷积神经网络（Convolutional Neural Networks- CNN）借鉴人类大脑视觉处理和观测图像的过程，通过多层卷积网络来提取图像的特征。CNN不仅可以模仿人类对信息的接收和处理的模式，而且减少了参数的数量，降低了网络的复杂程度，因此被广泛的运用到了图像的处理和重建中。这里主要介绍一下课题组将深度学习技术用于荧光光场显微成像的显微镜中，去获得4D活体细胞空间结构的工作，Deep learning enhanced light field microscopy。



3. 三维成像光场技术在微型化显微镜中的实现

微型化荧光显微镜的优势是体积小，适于佩戴在小动物头部颅窗上，实时记录数十个神经元、上千个神经突触的动态信号，为脑科学、人工智能学科的研究提供了重要的高端仪器。但是目前的技术，在3D成像功能和深度信息获取方面，依然没有实现。这里，我们提出把光场技术的三维瞬时成像功能，加入到传统的微型化荧光显微镜中，在三维空间中，获取小鼠在自由行为过程中大脑神经元和神经突触活动清晰、稳定的图像。结合后期图像重建和优化，利用反卷积和深度学习等算法，进一步挖掘获取到的图像信息，提高分辨率和图像质量。







4. 超分辨显微成像技术

新一代超分辨光学显微成像技术是今年来主要工作内容。随着显微成像技术的发展，可见光超分辨率成像已成为当前光学成像领域的热门领域。同时如Structured Illumination Microscopy(SIM)，Stimulated Emission Depletion(STED)，Stochastic optical Reconstruction Microscopy(STORM) 等超分辨率成像技术已经可以达到三维空间区域内的几十纳米的超高分辨率。在保持超分辨率成像的特点的前提下，通过对成像光路系统的优化改进，搭建超分辨率成像与光场成像结合的双系统。由于直接光场成像可以在空间上针对相对较低分辨率但大视场成像，在保留光场高速三维成大视场像的优点的基础上，通过结合超分辨率系统，同时对后期光学图像恢复算法和硬件系统两个方面的改进，最终实现高速，大视场，大数据，超分辨率，三维空间的显微成像系统。






5. 四维光场荧光显微成像系统

针对当前传统荧光显微成像系统的三维成像空间尺寸过小，同时大视场空间的成像速度过慢的问题，为了能更好的研究生物活动的动态过程，高速三维显微成像系统成为研究热点和有效平台。通过将透镜阵列或者相机阵列置于成像空间对光场信息进行调制作用，可以记录物空间三维空间光信息。结合后期图像处理与信号重建技术，可以实现四维空间的成像。技术应用领域：运动粒子空间轨迹追踪(四维成像)；高速显微成像；空间高速运动三维目标定位。







6. 三维信息加密技术

基于光学成像原理和光波理论系统模型，提出三维空间光信息加密的一种创新技术。通过模拟随机相位调制器和透镜阵列把三维空间的光信号加密到二维空间中，然后利用点扩散函数和反卷积算法，从加密后的二维图像信息中计算迭代，恢复原来的三维原始信息。当前课题的成果已经在2017年发表Nature杂志出版社旗下的综合类期刊《Scientific Reports》上。





7. 光波导自激与光束调制

利用新型激光的自写激发技术（Self-writing），研究其在非线性光学器件制备和工程应用前景。首先在实验上描述了使用高灵敏度光致聚合物材料的光波导体制备流程（成果已经发表在期刊《Applied Optics》上）。与此同时在理论上也建立了基于非线性吸收作用结合光波导电磁波传输的计算模型（此部分成果已经发表在期刊《Journal of the Optical Society of America B》上）。把用激光形成的自写型光波导通道理论模型与光纤光学具体应用结合，首次提出了多模光纤到单模光纤的可实现自转化（Self-cleanup）的现象，基于物理光学理论和模型实现复杂的多模到单模转化方式的简单化方法(成果已经于2015年发表在期刊《Optics Letters》上)。



8. 高密度全息存储技术

光学高密度体全息数据存储技术是伴随着信息科技的高速发展，而逐渐兴起的新一代的信息数据存储技术。相比于传统的光学存储方式，光学全息存储技术具有存储密度高、信息容量大、存储速度快、信息冗余度高、以及抗干扰能力强等独特的优势。首先在理论上建立全息存储介质和光敏材料的三维空间分析计算模型。把传统的由Sheridan教授早期提出的一维材料空间“非局域扩散的模型”扩展到三维空间中。接下来从存储材料的制备工艺和后期的光学实验上进一步验证了新建的理论模型更具有的优越性。成果已经整理为多篇论文并发表在期刊《Journal of the Optical Society of America B》上。另一方面，在全息光学中，建立了光波传播的电磁场理论模型并结合原有的材料分析计算模型，提出了光在光致聚合物转播过程中的非线性时域的吸收机制。成果已经发表在期刊《Journal of Modern Optics》上。




团队成员
主要成员


科研项目

奖项成果
讲授课程
所讲的主要课程


招生信息
本课题组欢迎物理光学、计算机、光学工程、电子科学与技术等相关专业的学生报考硕士研究生和博士研究生。


Publications

论文标题Volumetric light-field encryption at the microscopic scale

作者Haoyu Li, C. Guo, I. Muniraj, Bryce C. Schroede, J. T. Sheridan, S. Jia

期刊名称Scientific Reports

期卷7



论文标题3D field-shaping lens using all-dielectric gradient refractive index materials

作者T. Ding, J. Yi, Haoyu Li, H. Zhang, S. Nawazburoklur

期刊名称Scientific Reports

期卷7



论文标题Beam self-cleanup by use of self-written waveguide created by photopolymerization

作者Haoyu Li, Y. Dong, P. Xu, Y. Qi, C. Guo, J. T. Sheridan

期刊名称Optics Letters

期卷40



论文标题Modeling the nonlinear photoabsorptive behavior during self-written waveguide formation in a photopolymer

作者Haoyu Li, Y. Qi, R. Malallah, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of the Optical Society of America B

期卷32



论文标题Three-dimensional extended nonlocal photo-polymerization driven diffusion model. Part I. Absorption

作者Haoyu Li, Y. Qi, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of the Optical Society of America B

期卷31



论文标题Three-dimensional extended nonlocal photo-polymerization driven diffusion model. Part II. Photo-polymerization and model development

作者Haoyu Li, Y. Qi, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of the Optical Society of America B

期卷31



论文标题Self-written waveguides in a dry acrylamide/polyvinyl alcohol photopolymer material

作者Haoyu Li, Y. Qi, J. P. Ryle, J. T. Sheridan

期刊名称Applied Optics

期卷30



论文标题Analysis of the absorptive behavior of photopolymer materials. Part I. Theoretical modeling

作者Haoyu Li, Y. Qi, J. Guo, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of Modern Optics

期卷62



论文标题Analysis of the absorptive behavior of photopolymer materials. Part II. Experimental validation

作者Haoyu Li, Y. Qi, E. Tolstik, J. Guo, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of Modern Optics

期卷62



论文标题Comparison of a new photosensitizer with Erythrosin B in an AA/PVA based photopolymer material

作者Y. Qi, Haoyu Li, J. P. Fouassier, J. A. Lalevée, J. T. Sheridan

期刊名称Applied Optics

期卷53



论文标题Study of the PQ/PMMA photopolymer. Part 1: theoretical modeling

作者Y. Qi, Haoyu Li, E. Tolstik, J. Guo, M. R. Gleeson, V. Matusevich, R. Kowarschik, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of the Optical Society of America B

期卷30



论文标题Study of the PQ/PMMA photopolymer. Part 2: experimental results

作者Y. Qi, E. Tolstik, Haoyu Li, J. Guo, M. R. Gleeson, V. Matusevich, R. Kowarschik, J. T. Sheridan

期刊名称Journal of the Optical Society of America B

期卷30



论文标题PQ/PMMA photopolymer: Modelling post-exposure

作者Y. Qi, Haoyu Li, E. Tolstik, J. Guo, M. R. Gleeson, J. T. Sheridan

期刊名称Optics Communications

期卷338



论文标题Material response of photopolymer containing four different photosensitizers

作者Y. Qi, Haoyu Li, J. Guo, M. R. Gleeson, J. T. Sheridan

期刊名称Optics Communications

期卷320



论文标题A Review of Hologram Storage and Self-Written Waveguides Formation in Photopolymer Media

作者Ra’ed Malallah, Haoyu Li, Damien P. Kelly, John J. Healy, and John T. Sheridan

期刊名称Polymers

期卷9



专利

出版物

教学成果
教学成果展示