Optimization of time-multiplexed computer-generated holograms with surrogate gradients

可微函数 乙状窦函数 全息术 计算机科学 二进制数 阈值 梯度下降 像素 算法 人工智能 计算全息 图像(数学) 数学 光学 人工神经网络 物理 数学分析 算术
作者
M. Hossein Eybposh,Aram Moossavi,Vincent R. Curtis,Nicolas C. Pégard
标识
DOI:10.1117/12.2607781
摘要

Gradient descent is an efficient algorithm to optimize differentiable functions with continuous variables, yet it is not suitable for computer generated holography (CGH) with binary light modulators. To address this, we replaced binary pixel values with continuous variables that are binarized with a thresholding operation, and we introduced gradients of the sigmoid function as surrogate gradients to ensure the differentiability of the binarization step. We implemented this method both to directly optimize binary holograms, and to train deep learning-based CGH models. Simulations and experimental results show that our method achieves greater speed, and higher accuracy and contrast than existing algorithms.

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