3D snapshot microscopy enables fast volumetric imaging by capturing a 3D volume in a single 2D camera image, and has found a variety of biological applications such as whole brain imaging of fast neural activity in larval zebrafish. The optimal microscope design for this optical 3D-to-2D encoding is both sample- and task-dependent, with no general solution known. Highly programmable optical elements create new possibilities for sample-specific computational optimization of microscope parameters, e.g. tuning the collection of light for a given sample structure. We perform such optimization with deep learning, using a differentiable wave-optics simulation of light propagation through a programmable microscope and a neural network to reconstruct volumes from the microscope image. We introduce a class of global kernel Fourier convolutional neural networks which can efficiently decode information from multiple depths in the volume, globally encoded across a 3D snapshot image. We show that our proposed networks succeed in large field of view volume reconstruction and microscope parameter optimization where traditional networks fail. We also show that our networks outperform the state-of-the-art learned reconstruction algorithms for lensless computational photography.


翻译:3D快照显微镜通过在单一的 2D 相机图像中捕捉到3D 体积,使快速体积成像能够快速体积成像,并发现各种生物应用,如在幼子斑鱼中对快速神经活动进行整个脑成像。光学 3D-2D 编码的最佳显微镜设计是抽样和任务性的,没有一般的解决方案。高度可编程的光学元素为微镜参数的抽样特定计算优化创造了新的可能性,例如为特定样本结构调整光谱的收集。我们通过深层学习来进行这种优化,我们通过可编程显微镜和神经网络对光传播进行不同波光学模拟,以从显微镜图像中重建体积。我们引入了一类全球四层共振动神经网络,可以有效地从体积的多个深度中解码信息,全球编码在3D 光谱图像中。我们提议的网络在大型的量重建领域和微镜谱参数优化领域成功进行。我们还显示我们的网络超越了对传统网络进行不光学的状态分析的镜像学重建的镜像学镜片。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
已删除
将门创投
6+阅读 · 2018年12月3日
计算机视觉领域顶会CVPR 2018 接受论文列表
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月29日
Pointer Graph Networks
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月11日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
已删除
将门创投
6+阅读 · 2018年12月3日
计算机视觉领域顶会CVPR 2018 接受论文列表
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员