Intensity diffraction tomography (IDT) refers to a class of optical microscopy techniques for imaging the 3D refractive index (RI) distribution of a sample from a set of 2D intensity-only measurements. The reconstruction of artifact-free RI maps is a fundamental challenge in IDT due to the loss of phase information and the missing cone problem. Neural fields (NF) has recently emerged as a new deep learning (DL) approach for learning continuous representations of physical fields. NF uses a coordinate-based neural network to represent the field by mapping the spatial coordinates to the corresponding physical quantities, in our case the complex-valued refractive index values. We present DeCAF as the first NF-based IDT method that can learn a high-quality continuous representation of a RI volume from its intensity-only and limited-angle measurements. The representation in DeCAF is learned directly from the measurements of the test sample by using the IDT forward model, without any ground-truth RI maps. We qualitatively and quantitatively evaluate DeCAF on the simulated and experimental biological samples. Our results show that DeCAF can generate high-contrast and artifact-free RI maps and lead to up to 2.1 times reduction in MSE over existing methods.


翻译:电磁成像仪(IDT)是指一组用于成像3D反折射指数(RI)的光学显微分析技术,从一组2D强度只测量的样本中进行3D反折射指数(RI)分布。重建无文物反射图是IDT的一项根本挑战,因为缺少阶段信息和锥形问题。神经场(NF)最近成为学习物理场连续表现的一种新的深层次学习(DL)方法。NF使用一个基于协调的神经网络,通过绘制空间坐标与相应物理数量(在我们的情况下是复杂估价的反折射指数值)的地图来代表实地。我们把DECAF作为第一种基于NF的IDDT方法,它能够从强度和有限角的测量中学习对RI体积的高质量持续表示。DAF的表示方式是直接从测试样品的测量中学习的,方法是使用IDDT前方模型,而没有任何地面图。我们从质量和数量上评价DCAFF在模拟和实验生物样品上的模拟和实验性再折射法,我们的结果显示DCAF在M-SAF到高时间的减少方法。

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