Traditional optimization algorithms have been developed to deal with the phase retrieval problem. However, multiple measurements with different random or non-random masks are needed for giving a satisfactory performance. This brings a burden to the implementation of the algorithms in practical systems. Even worse, expensive optical devices are required to implement the optical masks. Recently, deep learning, especially convolutional neural networks (CNN), has played important roles in various image reconstruction tasks. However, traditional CNN structure fails to reconstruct the original images from their Fourier measurements because of tremendous domain discrepancy. In this paper, we design a novel CNN structure, named SiPRNet, to recover a signal from a single Fourier intensity measurement. To effectively utilize the spectral information of the measurements, we propose a new Multi-Layer Perception block embedded with the dropout layer to extract the global representations. Two Up-sampling and Reconstruction blocks with self-attention are utilized to recover the signals from the extracted features. Extensive evaluations of the proposed model are performed using different testing datasets on both simulation and optical experimentation platforms. The results demonstrate that the proposed approach consistently outperforms other CNN-based and traditional optimization-based methods in single-shot maskless phase retrieval. The source codes of the proposed method have been released on Github: https://github.com/Qiustander/SiPRNet.


翻译:开发了传统优化算法来应对阶段检索问题,然而,要取得令人满意的性能,需要用不同的随机或非随机面罩进行多种测量,这给实际系统中的算法的实施带来了负担。更糟糕的是,需要昂贵的光学设备来实施光学面具。最近,深刻学习,特别是共生神经网络(CNN)在各种图像重建任务中发挥了重要作用。然而,传统的CNN结构由于巨大的领域差异,无法重建Fourier测量的原始图像。在本文中,我们设计了一个名为SiPRNet的新型CNN结构,以从单一四级强度测量中恢复信号。为了有效利用测量的光谱信息,我们提议了一个新的多Layer Perception区,与废气层结合来提取全球图像面具。利用两个自我保护的更新和重建区来恢复从提取的图像的信号。对拟议模型的大规模评价是在模拟和光学实验平台上使用不同的测试数据集进行的。结果显示,拟议的方法一贯优于基于CNNPRius的和传统的网络检索方法。在单一的源代码中,应用了Sima-mamabrus/mabrodu-mabledrodustris-stal shab-st-st shalm的系统。

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