無監(jiān)督深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)單次非相干全息3D成像
論文信息 背景引入 數(shù)字全息術(shù)因其能夠從單一視點對3D場景進(jìn)行成像而備受關(guān)注。與直接成像相比,數(shù)字全息是一種間接的多步驟成像過程,包括光學(xué)記錄全息圖和數(shù)值計算重建,為包括深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的計算成像方法提供了廣泛的應(yīng)用場景。近年來,非相干數(shù)字全息術(shù)因其成像分辨率高,無散斑噪聲和邊緣效應(yīng),低成本等優(yōu)點而備受關(guān)注。目前,非相干全息術(shù)已被應(yīng)用于孔徑成像、超分辨成像、大景深成像和晶格光片顯微成像。 近年來,深度學(xué)習(xí)已被應(yīng)用于非相干數(shù)字全息術(shù)。然而,目前所有的報告都是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的監(jiān)督學(xué)習(xí)方法,這些方法需要大量的配對標(biāo)記數(shù)據(jù),并且存在泛化不足等問題。為了解決上述挑戰(zhàn),本文提出了一種無訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)先驗的單次非相干全息自校準(zhǔn)3D重建方法,稱為SC-RUN。SC-RUN可以提高點擴散函數(shù)(PSF)的保真度和信噪比,只需單個全息圖就可以實現(xiàn)3D對象的高保真度和無偽影重建。本文以無干涉編碼孔徑相關(guān)全息術(shù)(I-COACH)成像為例,清楚地展示了SC-RUN的效果。 方法原理 圖1 非干涉編碼孔徑關(guān)聯(lián)全息術(shù)裝置 非相干光源的光被透鏡L1聚焦以照射物體。物體位于透鏡L2的前焦平面Z3附近,使得物體可以被認(rèn)為位于CPM的遠(yuǎn)場中。加載了編碼相位的SLM位于透鏡L2距離d處,SLM前加偏振片P。由于I-COACH的成像模型在強度上是線性空間不變,因此傳感器記錄的物體全息圖可以被視為無數(shù)個物點全息圖的非相干強度疊加,因此,可以先對一個物點的光場進(jìn)行理論分析,然后通過卷積或疊加得到多物點物體的成像模型。 |