Dynamic coherent diffractive imaging with a physics-driven untrained learning method

衍射 深度学习 约束(计算机辅助设计) 物理 计算机科学 鬼影成像 人工神经网络 过程(计算) 算法 对象(语法) 光学 相位恢复 自适应光学 波前 迭代重建 图像质量 全息术 人工智能 数学 操作系统 几何学
作者
Yang Dongyu,Junhao Zhang,Ye Tao,Wenjin Lv,Shun Lu,Hao Chen,Wenhui Xu,Yishi Shi
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:29 (20): 31426-31426 被引量:7
标识
DOI:10.1364/oe.433507
摘要

Reconstruction of a complex field from one single diffraction measurement remains a challenging task among the community of coherent diffraction imaging (CDI). Conventional iterative algorithms are time-consuming and struggle to converge to a feasible solution because of the inherent ambiguities. Recently, deep-learning-based methods have shown considerable success in computational imaging, but they require large amounts of training data that in many cases are difficult to obtain. Here, we introduce a physics-driven untrained learning method, termed Deep CDI, which addresses the above problem and can image a dynamic process with high confidence and fast reconstruction. Without any labeled data for pretraining, the Deep CDI can reconstruct a complex-valued object from a single diffraction pattern by combining a conventional artificial neural network with a real-world physical imaging model. To our knowledge, we are the first to demonstrate that the support region constraint, which is widely used in the iteration-algorithm-based method, can be utilized for loss calculation. The loss calculated from support constraint and free propagation constraint are summed up to optimize the network’s weights. As a proof of principle, numerical simulations and optical experiments on a static sample are carried out to demonstrate the feasibility of our method. We then continuously collect 3600 diffraction patterns and demonstrate that our method can predict the dynamic process with an average reconstruction speed of 228 frames per second (FPS) using only a fraction of the diffraction data to train the weights.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李健的应助被优秀的飞薇采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
XXXzr完成签到,获得积分10
3秒前
坤坤发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
SciGPT的应助被XXXzr采纳,获得10
6秒前
6秒前
Maqian发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
科研通AI6.2的应助被一色采纳,获得10
8秒前
zxm完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
12秒前
桐桐的应助被hellohelper采纳,获得10
13秒前
马路牙子完成签到 ,获得积分10
13秒前
LXY发布了新的文献求助10
13秒前
汉堡包的应助被淡然觅荷采纳,获得10
14秒前
小黄小黄辉煌完成签到,获得积分10
14秒前
和蔼的茅草根完成签到,获得积分10
14秒前
开花开花完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
帅锦涛完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
17秒前
斯文败类的应助被DND采纳,获得10
17秒前
18秒前
qdd发布了新的文献求助10
18秒前
去码头整点薯条完成签到,获得积分20
19秒前
Roy发布了新的文献求助10
19秒前
Owen的应助被LYK采纳,获得10
19秒前
molihuakai的应助被LYK采纳,获得10
20秒前
彳亍而行发布了新的文献求助10
20秒前
一色发布了新的文献求助10
22秒前
小天在线科研完成签到 ,获得积分10
22秒前
Hello的应助被柠檬狗子采纳,获得10
22秒前
咎牛青完成签到,获得积分10
23秒前
顾矜的应助被Lululu采纳,获得10
23秒前
清新的应助被骑着萝卜飞采纳,获得10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Convergent and bidirectional strategies towards the total synthesis of hemibrevetoxin B 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7796004
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9331781
关于积分的说明 20446120
捐赠科研通 7386304
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3324923
关于科研通互助平台的介绍 2472270
邀请新用户注册赠送积分活动 2341987