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
摆哥发布了新的文献求助10
1秒前
Esperanza完成签到,获得积分10
1秒前
拓跋太英完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
JamesPei应助姜饼团子采纳,获得10
5秒前
拓跋太英发布了新的文献求助10
5秒前
叶公子完成签到,获得积分10
6秒前
Jasper应助云飞扬采纳,获得10
6秒前
lj完成签到,获得积分10
6秒前
wwqing0704完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
双木夕完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
joleisalau发布了新的文献求助10
8秒前
肖肖完成签到,获得积分10
8秒前
风趣问蕊完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.1应助无问采纳,获得10
9秒前
dada22222完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
11秒前
12秒前
Luo发布了新的文献求助10
13秒前
cdu发布了新的文献求助10
13秒前
坦率的尔冬完成签到,获得积分10
14秒前
alexisgood发布了新的文献求助30
14秒前
14秒前
14秒前
Lucas应助玉玉鼠采纳,获得10
15秒前
阳光绮烟完成签到,获得积分10
16秒前
烟花应助小宇采纳,获得10
16秒前
搜集达人应助Jessy采纳,获得10
16秒前
牧长一完成签到 ,获得积分0
17秒前
jxn发布了新的文献求助10
17秒前
夕夜发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
颜沛文发布了新的文献求助10
18秒前
19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
Cronologia da história de Macau 5000
咳嗽・喀痰の診療ガイドライン第2版2025 800
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
The globalisation of real estate: the politics and practice of foreign real estate investment 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 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 7016030
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8688796
关于积分的说明 18418601
捐赠科研通 6505249
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3107065
关于科研通互助平台的介绍 2178083
邀请新用户注册赠送积分活动 2082903