超分辨光学成像是本世纪光学显微成像领域最重要的突破。其中，基于单分子定位的超分辨光学成像技术（即：超分辨定位成像），将单分子成像与高精度分子定位算法相结合，突破了光学衍射决定的分辨率极限，为生物医学研究提供了前所未有的工具。但是，产生一幅超分辨图像，需要使用几百甚至几千幅单分子荧光图像。因此，超分辨定位成像的主要缺陷是成像速度较慢。
从原理可知，超分辨定位成像技术依赖于海量单分子荧光信号的探测、传输、存储和分析。在此前的研究中，武汉光电国家实验室（筹）Britton Chance生物医学光子学研究中心黄振立教授课题组通过理论（Journal of Biomedical Optics, 2010, 15, 066005）和实验（Optics Express, 2011, 19, 19156-19168. Optics Express, 2012, 20, 17741-17759），证实新型弱光相机sCMOS可以取代常用的EMCCD相机，成为超分辨定位成像的首选探测器。将sCMOS相机与超分辨定位成像技术相结合，解决了单分子荧光信号的大面积高速探测的挑战，有望大幅提高该技术的成像速度和成像视场。但是，基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术，将面临海量数据流（高达1 GB/s）的传输、存储和分析的挑战。
近期，武汉光电国家实验室黄振立教授与博士生马洪强等人发现，超分辨定位成像中的单分子荧光信号具备稀疏分布特征，对超分辨图像重建有用的数据只占原始数据很小一部分。因此，若仅输出这些有效数据，可以大大降低数据传输、存储和分析的挑战。同时，考虑到sCMOS相机是利用FPGA芯片做采集时序控制的，而这种专用的硬件处理器非常适合用于实现嵌入式有效数据提取。鉴于此，他们跟sCMOS相机制造商（Hamamatsu Photonics）合作，通过分析仿真数据与实验数据（图1），证实可以利用sCMOS相机自带的FPGA芯片，实现嵌入式实时数据提取，将原始数据压缩至~10%，大大降低了数据流，缓解了数据传输、存储和分析的压力。该研究成果发表在Optics Letters（Vol. 38, Iss. 11, pp. 1769-1771，2013）上。

图：实验数据分析结果