Single-pixel imaging using physics enhanced deep learning

计算机科学 人工智能 迭代重建 像素 稳健性(进化) 深度学习 测距 计算机视觉 高光谱成像 反问题 算法 数学 基因 电信 数学分析 生物化学 化学
作者
Fei Wang,Chenglong Wang,Chenjin Deng,Shensheng Han,Guohai Situ
出处
期刊:Photonics Research [Optica Publishing Group]
卷期号:10 (1): 104-104 被引量:220
标识
DOI:10.1364/prj.440123
摘要

Single-pixel imaging (SPI) is a typical computational imaging modality that allows two- and three-dimensional image reconstruction from a one-dimensional bucket signal acquired under structured illumination. It is in particular of interest for imaging under low light conditions and in spectral regions where good cameras are unavailable. However, the resolution of the reconstructed image in SPI is strongly dependent on the number of measurements in the temporal domain. Data-driven deep learning has been proposed for high-quality image reconstruction from a undersampled bucket signal. But the generalization issue prohibits its practical application. Here we propose a physics-enhanced deep learning approach for SPI. By blending a physics-informed layer and a model-driven fine-tuning process, we show that the proposed approach is generalizable for image reconstruction. We implement the proposed method in an in-house SPI system and an outdoor single-pixel LiDAR system, and demonstrate that it outperforms some other widespread SPI algorithms in terms of both robustness and fidelity. The proposed method establishes a bridge between data-driven and model-driven algorithms, allowing one to impose both data and physics priors for inverse problem solvers in computational imaging, ranging from remote sensing to microscopy.
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