Physics-driven deep learning for high-fidelity single-photon ghost imaging

光学 物理 光子 鬼影成像 光子计数 高保真 声学
作者
Chongyang Zhang,Zhicheng Yu,Siao Cai,Wenshan Feng,Lei Liu,Jie Guo,Hongran Zeng,Shouxin Liu,Yiguang Liu,Xiaowei Li
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:50 (5): 1719-1719
标识
DOI:10.1364/ol.541330
摘要

Single-photon detection has significant potential in the field of imaging due to its high sensitivity and has been widely applied across various domains. However, achieving high spatial and depth resolution through scattering media remains challenging because of the limitations of low light intensity, high background noise, and inherent time jitter of the detector. This paper proposes a physics-driven, learning-based photon-detection ghost imaging method to address these challenges. By co-designing the computational ghost imaging system and the network, we integrate imaging and reconstruction more closely to surpass the physical resolution limitations. Fringe patterns are employed to encode the depth information of the object into different channels of an image cube. A specialized depth fusion network with attention mechanisms is then designed to extract inter-depth correlation features, enabling super-resolution reconstruction at 256 × 256 pixels. Experimental results demonstrate that the proposed method presents superior imaging performance across various scenarios, offering a more compact and cost-effective alternative for photon-detection imaging.
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