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

YAN Liping ,  

MIAO Xiaozhe ,  

HUANG Liu ,  

摘要

Восстановление фазы в цифровой голографии сталкивается с двойным вызовом, вызванным шумом, приводящим к ошибкам распаковки, и введением фазовых искажений изображений, уже существующие методы пошаговой обработки имеют низкую эффективность вычислений и врожденные ограничения передачи ошибок, что требует разработки новой парадигмы синхронного решения. В этой связи предложен метод восстановления фазы в цифровой голографии на основе мультиспектрального канала U-Net (MScU-Net). Эта сеть вводит улучшенный механизм внимания мультиспектрального канала с применением усиленного трансформатора в архитектуре ResU-Net, выполняя прямое нелинейное отображение от зашумленных и искаженных упакованных данных фазы к синхронному решению распаковки фазы и компенсации искажения. Экспериментальные результаты показывают, что MScU-Net проявляет существенное преимущество в восстановлении фазы, где отношение сигнала к шуму PSNR достигает 29,82 дБ, структурная сходство SSIM остается на уровне 0,96; стандартное отклонение шума фоновой области (0,000 4 ~ 0,003 0 рад) уменьшается на 82,6% ~ 95,8% по сравнению с лучшим контрастным методом; смещение системного уровня высоты ступеней ≤ 3,74%, измерение локальных волн достигает уровня нанометров (s = 0,42 нм), и этот метод предоставляет эффективное решение для измерения трехмерной поверхности микро- и наномасштабов.

关键词

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

阅读全文