记录出射波的强度
模型使用有限个离散 Fourier 模,探测效率取一。归一化保持透射功率不变,但不会抵消吸收。关闭噪声时,记录的是期望计数。
光学 072 · 衍射、Fourier 光学与计算成像
不用透镜,重叠照明怎样同时还原物体的振幅和相位? 相邻的照明区域互相重叠,物体的每一块都会出现在好几幅衍射图里。信息有了富余,迭代算法就能把振幅和相位一起解出来,用不着透镜。只有一样定不下来:给整个物体加一个常数相位,所有强度都不变。
不用透镜,只靠相互重叠的衍射图样给样品成像。样品在光束中移动,相机记录 Poisson 计数,PIE 算法在探针已知时恢复振幅和相位。
物理教程
背景一束已知的小探针照在未知薄样品的一部分上,出射波等于探针乘样品。远处的相机只记录。每次曝光之间样品移动一次,被多次照到的区域必须同时符合好几张强度图。样品和探测器之间没有成像镜头。
为什么值得理解不用透镜,重叠照明怎样同时还原物体的振幅和相位?
先抓重点
模型使用有限个离散 Fourier 模,探测效率取一。归一化保持透射功率不变,但不会抵消吸收。关闭噪声时,记录的是期望计数。
在探测面上,只有由测得光电子计数得到的振幅约束场。比例系数已标定,真实的探测面相位从不提供给算法。
这是参考章节中的第六式,步长由用户设定。被几个扫描位置共享的物体像素,会累积所有重叠帧的约束。探针已知,不与物体一起估计,所以这不是盲 ePIE。
这里波长五百三十二纳米,传播距离二百五十毫米,局部场宽六十四微米。模型是标量近轴远场,不做高数值孔径下的连续像素积分,也不用于计量。
容易误解只要拟合上一张衍射图,整个样品就知道了。
正确理解不能。只有一帧、存在没照到的区域,或者相位有歧义时,别的物体也能符合数据。重叠把各处的估计联系起来,但不保证答案唯一,也不保证收敛。真实物体单独保存,只用来评分。
暂停,查看扫描位置。物台沿探针坐标的反方向移动,所以实验室光轴上被照亮的点保持不动。
你会看到: PIE 既拿不到衍射相位,也拿不到真实物体。已知探针和精确扫描位置是标定假设,本实验不去恢复它们。从零次回放到三十次遍历。先对比采集的和预测的衍射图,再把重建出的振幅、相位和单独标出的真实答案对比。
你会看到: 吸收会减少探测器上期望的光电子总数。每一帧都保留物理标度,显示另用一个固定的对数色标。试试断开的照明、单帧、低 Poisson 计数和不同的初值。再转动相位零点,强度数据察觉不到它。
你会看到: 从未被照亮的像素在重建图里涂成暗色。和真值比较时只去掉一个常相位,评分结果也从不反馈给求解器。