Deep Learning‐Enhanced Underwater Imaging Using Random Lasers Based on Burr‐Like Ta 2 O 5 /Ag NPs

水下 激光器 光学 斑点图案 散射 图像质量 材料科学 光散射 图像分辨率 表面等离子体子 光电子学 随机激光器 分辨率(逻辑) 随机存取 迭代重建 光子 相似性(几何) 物理 生物成像 等离子体子 激光雷达 能见度
作者
Lihailiang Xu,Chenlong Zhao,Liming Gao,Wenzhi Wang,Hongzhen Wang,Chunhao Liang,Xianwu Xiu,Yangjian Cai,Yuan Wan
出处
期刊:Laser & Photonics Reviews [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/lpor.202501946
摘要

ABSTRACT Underwater optical imaging is often degraded by light scattering in chaotic media, leading to speckle noise, reduced resolution, and loss of detail. This paper presents a high‐resolution underwater imaging system that combines a Ta 2 O 5 /Ag composite (TOAC) structured random laser with the Real‐ESRGAN deep learning model. The TOAC structure prolongs photon multiple scattering paths through the scattering enhancement, and enhances the quantum yield of the gain through the localized surface plasmon resonance, which significantly reduces the random laser threshold and improves the quality factor to 1225.69. Compared with traditional lasers and halogen light sources, the image illuminated by this random laser has higher resolution and clearer details. Furthermore, random laser underwater imaging enhanced by Real‐ESRGAN deep learning can suppress speckles, boost image brightness, and recover details. For a resolution test chart imaged in turbid water, the application of Real‐ESRGAN nearly doubles the signal‐to‐noise ratio. Moreover, the reconstructed images of paramecia achieve a structural similarity index of 0.8532 against the undisturbed reference, representing a 2.44‐fold enhancement over the unreconstructed images. This study provides a new platform for high‐resolution and speckle‐free imaging in complex underwater environments, showcasing the potential of biological imaging, underwater biological monitoring, Underwater imaging, burr‐like Ta 2 O 5 /Ag NPs, deep learning, random laserand marine environmental research.
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