Untrained neural network enabling fast and universal structured-illumination microscopy

显微镜 人工神经网络 材料科学 计算机科学 人工智能 光学 物理
作者
Zitong Ye,Xiaoyan Li,Yile Sun,Yuran Huang,Xu Liu,Yubing Han,Cuifang Kuang
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:49 (9): 2205-2205 被引量:2
标识
DOI:10.1364/ol.511983
摘要

Structured-illumination microscopy (SIM) offers a twofold resolution enhancement beyond the optical diffraction limit. At present, SIM requires several raw structured-illumination (SI) frames to reconstruct a super-resolution (SR) image, especially the time-consuming reconstruction of speckle SIM, which requires hundreds of SI frames. Considering this, we herein propose an untrained structured-illumination reconstruction neural network (USRNN) with known illumination patterns to reduce the amount of raw data that is required for speckle SIM reconstruction by 20 times and thus improve its temporal resolution. Benefiting from the unsupervised optimizing strategy and CNNs' structure priors, the high-frequency information is obtained from the network without the requirement of datasets; as a result, a high-fidelity SR image with approximately twofold resolution enhancement can be reconstructed using five frames or less. Experiments on reconstructing non-biological and biological samples demonstrate the high-speed and high-universality capabilities of our method.
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