The limited dynamic range of the detector can impede coherent diffractive imaging (CDI) schemes from achieving diffraction-limited resolution. To overcome this limitation, a straightforward approach is to utilize high dynamic range (HDR) imaging through multi-exposure image fusion (MEF). This method involves capturing measurements at different exposure times, spanning from under to overexposure and fusing them into a single HDR image. The conventional MEF technique in ptychography typically involves subtracting the background noise, ignoring the saturated pixels and then merging the acquisitions. However, this approach is inadequate under conditions of low signal-to-noise ratio (SNR). Additionally, variations in illumination intensity significantly affect the phase retrieval process. To address these issues, we propose a Bayesian MEF modeling approach based on a modified Poisson distribution that takes the background and saturation into account. The expectation-maximization (EM) algorithm is employed to infer the model parameters. As demonstrated with synthetic and experimental data, our approach outperforms the conventional MEF method, offering superior phase retrieval under challenging experimental conditions. This work underscores the significance of robust multi-exposure image fusion for ptychography, particularly in imaging shot-noise-dominated weakly scattering specimens or in cases where access to HDR detectors with high SNR is limited. Furthermore, the applicability of the Bayesian MEF approach extends beyond CDI to any imaging scheme that requires HDR treatment. Given this versatility, we provide the implementation of our algorithm as a Python package.


翻译:探测器的有限动态范围会阻碍相干衍射成像方案实现衍射极限分辨率。为克服这一限制,一种直接方法是利用多曝光图像融合实现高动态范围成像。该方法通过采集不同曝光时间(从欠曝光到过曝光)的测量值,并将其融合为单幅高动态范围图像。传统叠层成像中的多曝光图像融合技术通常涉及背景噪声扣除、饱和像素剔除及数据合并等步骤。然而,该方法在低信噪比条件下效果欠佳。此外,照明强度的变化会显著影响相位恢复过程。为解决这些问题,我们提出了一种基于修正泊松分布的贝叶斯多曝光图像融合建模方法,该方法同时考虑了背景噪声和饱和效应。采用期望最大化算法推断模型参数。合成数据与实验数据均表明,该方法优于传统多曝光图像融合技术,在具有挑战性的实验条件下能实现更优的相位恢复。本工作强调了鲁棒多曝光图像融合对叠层成像的重要意义,特别是在成像散粒噪声主导的弱散射样品,或无法获得高信噪比高动态范围探测器的情况下。此外,该贝叶斯多曝光图像融合方法的适用性可扩展至任何需要高动态范围处理的成像方案。基于其通用性,我们将算法实现封装为Python软件包。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
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
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 · 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
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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
12+阅读 · 2021年9月13日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
最新内容
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
4+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
11+阅读 · 7月19日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
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
相关基金
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 · 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
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
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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员