MScU-Netホログラフィック位相アンラッピングと収差の同期的解決

YAN Liping ,  

MIAO Xiaozhe ,  

HUANG Liu ,  

摘要

デジタルホログラフィック顕微鏡における位相復元は、ノイズによるアンラッピング誤差と収差による位相歪みの二重の課題に直面している。従来の段階的処理方法は計算効率が低く、誤差伝搬の固有の制限があり、同期的な解決の新しいパラダイムの開発が急務である。これに対し、多スペクトルチャネルU-Net(MScU-Net)に基づくデジタルホログラフィック顕微鏡位相復元法を提案する。本ネットワークはResU-NetアーキテクチャにおいてTransformer強化型多スペクトルチャネル注意機構を導入し、エンドツーエンドの非線形マッピングにより、ノイズを含み歪んだ包絡位相データから位相アンラッピングと収差補正の同期的な同時解決を実現する。実験結果により、MScU-Netは位相復元において顕著な優位性を示し、ピーク信号対雑音比(PSNR)は29.82 dB、構造類似度(SSIM)は0.96を維持;背景領域の雑音標準偏差(0.0004~0.0030 rad)は最良の対比手法に比べて82.6%~95.8%低減;実測段差高さの系統誤差は≤3.74%、局所的な測定変動は亜ナノメートルレベル(s = 0.42 nm)に達し、本手法は微小ナノスケールの三次元形状計測に有効なソリューションを提供する。

关键词

デジタルホログラフィック顕微鏡; 位相アンラッピング; 収差補正; 多スペクトルチャネル注意機構

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