上海光機(jī)所在三維化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析智能重建方面取得研究進(jìn)展近日,中科院上海光機(jī)所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部在基于物理增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三維火焰化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析重建研究方面取得進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“PENTAGON: Physics-enhanced neural network for volumetric flame chemiluminescence tomography”為題發(fā)表于Optics Express。 光學(xué)計(jì)算層析技術(shù)通過(guò)利用探測(cè)器從單個(gè)或多個(gè)采集方向記錄未知物體的一維或二維信息,結(jié)合重建算法實(shí)現(xiàn)平面或立體可視化診斷。受限于實(shí)際場(chǎng)景中有限的采集數(shù)據(jù),目前的迭代優(yōu)化類重建算法存在重建質(zhì)量不佳、計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)等問(wèn)題。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能類算法在大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)的獲取、網(wǎng)絡(luò)模型泛化性及可解釋性等方面存在局限性。 圖 1. 三維火焰化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析重建方法。(a) 傳統(tǒng)迭代類方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)方法,(b) 本研究提出的基于物理增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的體層析重建框架。 圖 2. 三個(gè)采集視角條件下不同方法的重建結(jié)果對(duì)比。(a) 測(cè)試場(chǎng)T7, (b) 測(cè)試場(chǎng)T9。 在這項(xiàng)工作中,研究人員提出了一種基于物理增強(qiáng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為體層析重建的推理框架(PENTAGON)。以數(shù)據(jù)分布偏移和有限視角情況下的三維火焰化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析重建問(wèn)題為例,通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)際火焰實(shí)驗(yàn)展示了 PENTAGON 的可行性及有效性。利用來(lái)自小樣本訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)先驗(yàn)信息和基于三維體層析前向成像模型的物理約束協(xié)同組合,PENTAGON可以準(zhǔn)確重建出與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集在統(tǒng)計(jì)上差異很大的三維光場(chǎng)。數(shù)值仿真及火焰實(shí)驗(yàn)證明PENTAGON 克服了數(shù)據(jù)分布偏移導(dǎo)致的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型深度學(xué)習(xí)方法的泛化限制,并消除了傳統(tǒng)迭代算法在有限投影情況下為三維重建結(jié)果帶來(lái)的失真。此外,PENTAGON能夠?qū)⒉煌蝿?wù)的特定物理模型合并到框架中,使重建網(wǎng)絡(luò)框架在一定程度上具有可解釋性。該研究為有限投影數(shù)據(jù)情況下光學(xué)計(jì)算層析三維重建提供了一種新方法。 此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市啟明星計(jì)劃(揚(yáng)帆專項(xiàng))、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人等項(xiàng)目的支持。 相關(guān)鏈接:https://doi.org/10.1364/OE.536550 |
最新評(píng)論
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gangzi0801 2024-09-26 21:29關(guān)注科研動(dòng)態(tài)。
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phisfor 2024-09-27 06:44上海光機(jī)所在三維化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析智能重建方面取得研究進(jìn)展
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雨后無(wú)文 2024-09-27 08:33上海光機(jī)所在三維化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析智能重建方面取得研究進(jìn)展
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willh 2024-09-27 08:34關(guān)注科研動(dòng)態(tài)。
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祖?zhèn)骼现嗅t(yī) 2024-09-27 08:44光學(xué)計(jì)算層析技術(shù)
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churuiwei 2024-09-27 09:13中科院上海光機(jī)所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部在基于物理增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三維火焰化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析重建研究方面取得進(jìn)展
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mmttxiaoxiao 2024-09-27 09:23上海光機(jī)所科研實(shí)力強(qiáng)
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sgsmta 2024-09-27 09:30三維化學(xué)發(fā)光光譜計(jì)算層析智能
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redplum 2024-09-27 09:39太厲害了
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swy312 2024-09-27 09:39光學(xué)計(jì)算層析技術(shù)通過(guò)利用探測(cè)器從單個(gè)或多個(gè)采集方向記錄未知物體的一維或二維信息,結(jié)合重建算法實(shí)現(xiàn)平面或立體可視化診斷。