Deep learning enhanced super-resolution x-ray fluorescence microscopy by a dual-branch network

分辨率(逻辑) 显微镜 图像分辨率 比例(比率) 人工智能 光学 断层摄影术 计算机科学 遥感 材料科学 生物系统 物理 地质学 生物 量子力学
作者
Xiaoyin Zheng,Varun R. Kankanallu,Chang‐An Lo,Ajith Pattammattel,Yong S. Chu,Yu-chen Karen Chen-Wiegart,Xiaojing Huang
出处
期刊:Optica [Optica Publishing Group]
卷期号:11 (2): 146-146 被引量:6
标识
DOI:10.1364/optica.503398
摘要

X-ray fluorescence (XRF) microscopy is a powerful technique for quantifying the distribution of elements in complex materials, which makes it a crucial imaging technique across a wide range of disciplines in physical and biological sciences, including chemistry, materials science, microbiology, and geosciences. However, as a scanning microscopy technique, the spatial resolution of XRF imaging is inherently constrained by the x-ray probe profile and scanning step size. Here we propose a dual-branch machine learning (ML) model, which can extract scale-variant features and bypass abundant low-frequency information separately, to enhance the spatial resolution of the XRF images by mitigating the effects of blurring from the probe profile. The model is trained by simulated natural images, and a two-stage training strategy is used to overcome the domain gap between the natural images and experimental data. The tomography reconstruction from enhanced XRF projections shows an improvement in resolution by a scale factor of four and reveals distinct internal features invisible in low-resolution XRF within a battery sample. This study offers a promising approach for obtaining high-resolution XRF imaging from its low-resolution version, paving the way for future investigations in a broader range of disciplines and materials.
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