Light scattering imposes a major obstacle for imaging objects seated deeply in turbid media, such as biological tissues and foggy air. Diffuse optical tomography (DOT) tackles scattering by volumetrically recovering the optical absorbance and has shown significance in medical imaging, remote sensing and autonomous driving. A conventional DOT reconstruction paradigm necessitates discretizing the object volume into voxels at a pre-determined resolution for modelling diffuse light propagation and the resulting spatial resolution of the reconstruction is generally limited. We propose NeuDOT, a novel DOT scheme based on neural fields (NF) to continuously encode the optical absorbance within the volume and subsequently bridge the gap between model accuracy and high resolution. Comprehensive experiments demonstrate that NeuDOT achieves submillimetre lateral resolution and resolves complex 3D objects at 14 mm-depth, outperforming the state-of-the-art methods. NeuDOT is a non-invasive, high-resolution and computationally efficient tomographic method, and unlocks further applications of NF involving light scattering.


翻译:光散射对于成像深埋于散射介质中的物体(如生物组织和雾态空气)构成了一个巨大的障碍。扩散光学断层成像(DOT)通过恢复体内的光吸收而在医学成像、遥感和自动驾驶等领域中显示出重要性。传统的DOT重建范式需要将对象体积以预定分辨率离散化以对扩散光传输进行建模,重建的空间分辨率通常受到限制。我们提出了NeuDOT,这是一种基于神经场(NF)的新型DOT方案,旨在连续地对体积内的光吸收进行编码,并随后通过神经场实现模型精度和高分辨率之间的桥梁。全面的实验表明,NeuDOT实现了亚毫米级的横向分辨率,并在14mm深度下解析复杂的3D物体,优于现有最先进的方法。NeuDOT是一种非侵入性、高分辨率和计算高效的断层成像方法,开启了涉及光散射的神经场进一步应用的可能性。

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