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深度神经网络傅里叶叠层分析相机:一种用于宽带傅里叶叠层分析无透镜成像的深度学习方法。

DNN-FZA camera: a deep learning approach toward broadband FZA lensless imaging.

作者信息

Wu Jiachen, Cao Liangcai, Barbastathis George

出版信息

Opt Lett. 2021 Jan 1;46(1):130-133. doi: 10.1364/OL.411228.

DOI:10.1364/OL.411228
PMID:33362033
Abstract

In mask-based lensless imaging, iterative reconstruction methods based on the geometric optics model produce artifacts and are computationally expensive. We present a prototype of a lensless camera that uses a deep neural network (DNN) to realize rapid reconstruction for Fresnel zone aperture (FZA) imaging. A deep back-projection network (DBPN) is connected behind a U-Net providing an error feedback mechanism, which realizes the self-correction of features to recover the image detail. A diffraction model generates the training data under conditions of broadband incoherent imaging. In the reconstructed results, blur caused by diffraction is shown to have been ameliorated, while the computing time is 2 orders of magnitude faster than the traditional iterative image reconstruction algorithms. This strategy could drastically reduce the design and assembly costs of cameras, paving the way for integration of portable sensors and systems.

摘要

在基于掩膜的无透镜成像中,基于几何光学模型的迭代重建方法会产生伪像且计算成本高昂。我们展示了一种无透镜相机的原型,它使用深度神经网络(DNN)来实现菲涅耳区孔径(FZA)成像的快速重建。一个深度反投影网络(DBPN)连接在一个U-Net之后,提供误差反馈机制,实现特征的自我校正以恢复图像细节。一个衍射模型在宽带非相干成像条件下生成训练数据。在重建结果中,衍射引起的模糊得到了改善,同时计算时间比传统的迭代图像重建算法快2个数量级。这种策略可以大幅降低相机的设计和组装成本,为便携式传感器和系统的集成铺平道路。

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