MScU-Net for simultaneous phase unwrapping and aberration correction in digital holography

YAN Liping ,  

MIAO Xiaozhe ,  

HUANG Liu ,  

摘要

La récupération de phase en holographie numérique est confrontée à un double défi lié au bruit entraînant des erreurs de dépliage et à l'introduction de distorsions de phase, les méthodes de traitement étape par étape existantes présentent une efficacité de calcul faible et des limitations inhérentes à la transmission des erreurs, nécessitant une nouvelle paradigme de solution synchrone. À cet effet, une méthode de récupération de phase en holographie numérique basée sur le canal U-Net multispectral (MScU-Net) est proposée. Ce réseau introduit un mécanisme d'attention amélioré du canal multispectral avec un transformateur renforcé dans l'architecture ResU-Net, réalisant une cartographie non linéaire de bout en bout, directement des données de phase pliées bruitées et déformées à une solution de dépliage de phase et de compensation de distorsion synchrone. Les résultats expérimentaux montrent que MScU-Net présente un avantage significatif dans la récupération de phase, avec un rapport signal / bruit PSNR atteignant 29,82 dB, la similarité structurale SSIM restant à 0,96 ; l'écart-type du bruit de la zone de fond (0,000 4 ~ 0,003 0 rad) est réduit de 82,6% à 95,8% par rapport à la meilleure méthode de contraste ; le biais du système de la hauteur des marches ≤ 3,74%, et la mesure des ondulations locales atteint le niveau nanométrique (s = 0,42 nm), cette méthode offre une solution efficace pour la mesure de la morphologie tridimensionnelle à l'échelle micro et nanométrique.

关键词

digital holographic microscopy;phase unwrapping;aberration correction;multi-spectral channel attention mechanism

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