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
刚刚
赘婿应助123采纳,获得10
刚刚
刚刚
吃云朵的羊完成签到,获得积分10
1秒前
英姑应助破碎虚空采纳,获得10
1秒前
ccyy发布了新的文献求助10
1秒前
CC发布了新的文献求助100
1秒前
记号记号完成签到 ,获得积分10
1秒前
整齐的dy发布了新的文献求助10
1秒前
微眠发布了新的文献求助10
2秒前
Ccry完成签到,获得积分20
2秒前
HM发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
nuanxiner发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
风趣凝海完成签到,获得积分10
3秒前
AAAAAAAAAAA完成签到,获得积分10
3秒前
111发布了新的文献求助10
3秒前
SNAKE发布了新的文献求助10
3秒前
嘻嘻发布了新的文献求助10
4秒前
宁不惜完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
嘻嘻完成签到 ,获得积分10
4秒前
Lucas应助lili采纳,获得10
5秒前
数据提报发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
明理的蛋挞完成签到,获得积分10
6秒前
Gloria2023完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
无限迎蕾完成签到,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助916采纳,获得10
8秒前
8秒前
ZHWN个完成签到,获得积分10
8秒前
可乐完成签到,获得积分20
9秒前
轻松明雪完成签到,获得积分20
9秒前
今后应助123采纳,获得50
9秒前
想吃螺蛳粉完成签到,获得积分10
10秒前
Owen应助初景采纳,获得50
10秒前
10秒前
10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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7706918
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9264332
关于积分的说明 20048682
捐赠科研通 7282794
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3295797
关于科研通互助平台的介绍 2450738
邀请新用户注册赠送积分活动 2302691