物理学 > 光学
[提交于 2025年7月4日
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标题: 通过自动微分实现ptychography中衍射图样位移的亚像素校正
标题: Subpixel correction of diffraction pattern shifts in ptychography via automatic differentiation
摘要: 全息衍射成像技术,一种相干衍射成像技术,由于其能够高分辨率、无透镜重建复数值图像,已成为材料表征、生物成像和纳米结构分析中不可或缺的工具。 在典型的流程中,原始衍射图样通常会被裁剪以隔离有效的中心区域以便于重建。 然而,如果裁剪位置偏离了衍射图样的零阶,重建可能会导致收敛速度变慢、相位包裹和图像保真度降低。 在涉及反射几何结构或宽频照明的实验配置中,这些问题进一步加剧,其中错误的裁剪会引入系统性的预处理误差,从而影响整个全息重建过程。 为了解决这一挑战,我们提出了一种基于自动微分(AD)的方法,其中裁剪偏移被视为重建框架中的可优化参数。 通过将偏移校正集成到反向传播循环中,我们的方法同时优化物体、探针和偏移位置,而无需手动调整。 仿真结果表明,即使初始偏移高达5像素,所提出的方法也能实现亚像素级校正,平均偏差低于0.5像素。 在极端紫外(EUV)波段的实验进一步验证了该方法的鲁棒性和有效性。 这种基于AD的策略提高了全息重建的自动化程度和鲁棒性,并且适用于多种实验条件。
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