Ptychographic imaging at synchrotron and X-ray free-electron laser sources requires densely overlapping scans, which limits throughput and increases dose; extending coherent diffractive imaging to overlap-free operation on extended samples remains an open problem. We present a self-supervised inverse-mapping network for single-frame Fresnel coherent diffraction imaging (CDI) and overlapped ptychography with fixed, pre-estimated probes. The learned neural network reconstructs individual object patches from either one diffraction frame or several overlapping measurements at a time. In single-frame mode, the phase diversity provided by the curved-wavefront probe at the off-focus sample position removes the requirement for overlap constraints, enabling sparser scans and proportionally lower dose at fixed exposure. On synthetic line patterns, reconstructed amplitude SSIM exceeds 0.90 in single-frame mode with the curved probe and reaches 0.952-0.968 with overlap constraints. Optimization of the network via a Poisson negative log likelihood objective, rather than the more common mean absolute error, yields 10-fold improved photon-dose efficiency at doses below $10^5$ photons per image, where shot noise typically limits resolution. In addition to these synthetic studies, we demonstrate robust single-frame reconstruction of extended samples using ptychographic datasets from APS and LCLS, with end-to-end reconstruction of a 10,304-frame workload approximately $36\times$ faster than a highly optimized iterative solver. Together, these results unify single-frame Fresnel CDI and overlapped ptychography within one self-supervised framework, supporting dose-efficient, high-throughput imaging at modern light sources.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurIPS 2025|从层次化掩码的视角统一并增强 Graph Transformer
AAAI 2020 | 樊峻菘:弱监督语义分割(视频解读)
AI科技评论
11+阅读 · 2020年1月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
【好文解析】ICASSP最佳学生论文:深度对抗声学模型训练框架
中国科学院自动化研究所
13+阅读 · 2018年4月28日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
9+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
14+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
NeurIPS 2025|从层次化掩码的视角统一并增强 Graph Transformer
相关资讯
AAAI 2020 | 樊峻菘:弱监督语义分割(视频解读)
AI科技评论
11+阅读 · 2020年1月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
【好文解析】ICASSP最佳学生论文:深度对抗声学模型训练框架
中国科学院自动化研究所
13+阅读 · 2018年4月28日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员