深圳先進(jìn)院開發(fā)基于物理信息的高效復(fù)值注意力mixer架構(gòu)用于彩色無透鏡全息重建
近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所秦文健博士團(tuán)隊(duì)在JCR一區(qū)期刊Optics and Lasers in Engineering上發(fā)表了題為Fast physic-informed mixer architecture for color Lensfree holographic reconstruction的研究。該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于物理信息的無監(jiān)督復(fù)值網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),用于高效、高質(zhì)量彩色無透鏡全息重建。本研究中,王家乾博士生和曾光工程師為共同第一作者,秦文健博士為通訊作者,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為第一單位。
從多波長(zhǎng)全息圖精確重建彩色圖像在生物醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用中至關(guān)重要。當(dāng)前數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)方法在生物醫(yī)學(xué)圖像重建性能方面已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。尤其是未經(jīng)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以有效解決成像模型對(duì)數(shù)據(jù)集樣本數(shù)量要求和泛化問題。然而,現(xiàn)有方法依然需要更多的迭代計(jì)算來提高重建質(zhì)量,這使得模型需要更長(zhǎng)的收斂時(shí)間。
為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),該團(tuán)隊(duì)提出了一種高效的復(fù)值注意力混合器(ECA-Mixer)架構(gòu),用于快速準(zhǔn)確的物理信息彩色全息重建。該架構(gòu)由三個(gè)核心模塊組成:編碼器、非線性變換器和解碼器,每個(gè)模塊都結(jié)合了高效的注意力機(jī)制和混合器層,用于通道特征提取和空間信息轉(zhuǎn)換。為了保留高頻信息,該團(tuán)隊(duì)還引入了 2D Haar 小波及其逆變換來編碼和解碼特征。
該研究成果在大量仿真和實(shí)驗(yàn)樣本上的結(jié)果表明,該方案在計(jì)算時(shí)間和圖像質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)了極佳的彩色重建結(jié)果。更重要的是,該成果方案能夠在短短幾分鐘內(nèi)以更高分辨率對(duì)大尺寸寬視場(chǎng)樣本進(jìn)行快速成像。本論文技術(shù)成果為計(jì)算全息成像在生物醫(yī)學(xué)顯微成像方面應(yīng)用提供了新的解決思路和方法。

蚯蚓病理大視場(chǎng)彩色全息重建結(jié)果展示
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