MScU-Net para ressolução síncrona do desembrulho de fase holográfica e aberrações

YAN Liping ,  

MIAO Xiaozhe ,  

HUANG Liu ,  

摘要

A recuperação de fase na microscopia holográfica digital enfrenta um duplo desafio: erros de desembrulho causados pelo ruído e distorção de fase introduzida por aberrações. Os métodos existentes de processamento em etapas apresentam limitações inerentes à baixa eficiência computacional e propagação de erros, tornando urgente o desenvolvimento de um novo paradigma de resolução síncrona. Para isso, propõe-se um método de recuperação de fase na microscopia holográfica digital baseado em uma rede U-Net multicanal multiespectral (MScU-Net). Essa rede, na arquitetura ResU-Net, introduz um mecanismo de atenção multicanal multiespectral reforçado por Transformer, realizando por meio de um mapeamento não linear de ponta a ponta o desembrulho da fase e a compensação de aberrações de forma síncrona diretamente a partir de dados de fase embrulhada ruidosos e distorcidos. Resultados experimentais mostram que o MScU-Net apresenta vantagens significativas na recuperação de fase, com pico de relação sinal-ruído PSNR atingindo 29,82 dB, similaridade estrutural SSIM mantida em 0,96; o desvio padrão do ruído na região de fundo (0,0004~0,0030 rad) diminuiu entre 82,6% e 95,8% em comparação com o melhor método de contraste; o desvio sistemático na altura do degrau medido é ≤ 3,74%, e a flutuação local da medição atingiu nível subnanométrico (s = 0,42 nm), fornecendo uma solução eficaz para a medição tridimensional morfológica em escala micro e nano.

关键词

microscopia holográfica digital; desembrulho de fase; compensação de aberrações; mecanismo de atenção multicanal multiespectral

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