The non-uniform sampling is a powerful approach to enable fast acquisition but requires sophisticated reconstruction algorithms. Faithful reconstruction from partial sampled exponentials is highly expected in general signal processing and many applications. Deep learning has shown astonishing potential in this field but many existing problems, such as lack of robustness and explainability, greatly limit its applications. In this work, by combining merits of the sparse model-based optimization method and data-driven deep learning, we propose a deep learning architecture for spectra reconstruction from undersampled data, called MoDern. It follows the iterative reconstruction in solving a sparse model to build the neural network and we elaborately design a learnable soft-thresholding to adaptively eliminate the spectrum artifacts introduced by undersampling. Extensive results on both synthetic and biological data show that MoDern enables more robust, high-fidelity, and ultra-fast reconstruction than the state-of-the-art methods. Remarkably, MoDern has a small number of network parameters and is trained on solely synthetic data while generalizing well to biological data in various scenarios. Furthermore, we extend it to an open-access and easy-to-use cloud computing platform (XCloud-MoDern), contributing a promising strategy for further development of biological applications.


翻译:非统一抽样是一种强大的方法,可以快速获取,但需要复杂的重建算法。在一般信号处理和许多应用中,从部分抽样指数进行忠实的重建在一般信号处理和许多应用中是高度预期的。深层学习显示在这一领域具有惊人的潜力,但许多现有问题,例如缺乏稳健性和解释性,大大限制了其应用。在这项工作中,通过将稀少的模型优化方法和数据驱动的深层学习方法的优点结合起来,我们提出了一个深厚的光谱重建结构,即MoDern,它利用未经充分抽样的数据来重建光谱,称为MoDerrn。它跟踪迭代的重建,解决了建立神经网络的稀疏模型,我们精心设计了一个可学习的软藏软藏,以适应性地消除下取样带来的光谱文物。合成和生物数据的广泛结果显示,Modrn能够比目前最先进的方法更强大、高度的和超快的重建。值得注意的是,Modrn,它拥有少量的网络参数,并且就纯粹的合成数据进行了培训,同时将各种生物数据概括化。此外,我们将其扩展为开放和易于发展的生物-Mex-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-s-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d-d

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