Imaging through diffusive media is a challenging problem, where the existing solutions heavily rely on digital computers to reconstruct distorted images. We provide a detailed analysis of a computer-free, all-optical imaging method for seeing through random, unknown phase diffusers using diffractive neural networks, covering different deep learning-based training strategies. By analyzing various diffractive networks designed to image through random diffusers with different correlation lengths, a trade-off between the image reconstruction fidelity and distortion reduction capability of the diffractive network was observed. During its training, random diffusers with a range of correlation lengths were used to improve the diffractive network's generalization performance. Increasing the number of random diffusers used in each epoch reduced the overfitting of the diffractive network's imaging performance to known diffusers. We also demonstrated that the use of additional diffractive layers improved the generalization capability to see through new, random diffusers. Finally, we introduced deliberate misalignments in training to 'vaccinate' the network against random layer-to-layer shifts that might arise due to the imperfect assembly of the diffractive networks. These analyses provide a comprehensive guide in designing diffractive networks to see through random diffusers, which might profoundly impact many fields, such as biomedical imaging, atmospheric physics, and autonomous driving.


翻译:通过 diffusive 媒体进行成像是一个具有挑战性的问题, 现有的解决方案在很大程度上依赖数字计算机来重建扭曲的图像。 我们详细分析了使用 diffractive 神经网络通过随机、 未知的相片扩散器查看的无计算机的全光成像方法, 包括不同的深层次的学习培训策略。 通过分析设计通过随机扩散器映像的、 不同关联长度的不同异维化网络, 观察了 diffractive 网络的图像重建忠诚和扭曲减少能力之间的权衡。 在培训过程中, 随机扩散器使用了具有一系列相关长度的相向移动器, 以改善 diffractive 网络的通用性性能。 增加每个小区使用的随机扩散器数量, 减少了 diffractive 网络对已知扩散器的过度适应性。 我们还表明, 额外 diffractive 的层的使用提高了通过新的随机扩散器查看全局化能力。 最后, 我们在培训中引入了故意的错点, 以“ 防漏” 网络, 防止随机的层到层到层到层间随机的移动变化,, 可能会在深度的物理学网络中产生不精确的图像分析, 。

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