論文の概要: Compressive lensless endoscopy with partial speckle scanning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.10959v1
• Date: Thu, 22 Apr 2021 09:40:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-04-23 13:41:01.457270
• Title: Compressive lensless endoscopy with partial speckle scanning
• Title（参考訳）: 部分スペックル走査による圧縮型レンズレス内視鏡
• Authors: St\'ephanie Gu\'erit, Siddharth Sivankutty, John Aldo Lee, Herv\'e Rigneault, Laurent Jacques
• Abstract要約: マルチコアファイバ (MCF) を用いたレンズレス内視鏡では、一般に空間光変調器 (SLM) を用いて、MCFの出力において数百個のビームレットを集中点にコヒーレントに結合する。 本稿では,leにおける蛍光イメージングにslmを用いるのを回避し,取得時間を短縮した新しい走査方式である部分スペックル走査(pss)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.580608180863775
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The lensless endoscope (LE) is a promising device to acquire in vivo images at a cellular scale. The tiny size of the probe enables a deep exploration of the tissues. Lensless endoscopy with a multicore fiber (MCF) commonly uses a spatial light modulator (SLM) to coherently combine, at the output of the MCF, few hundreds of beamlets into a focus spot. This spot is subsequently scanned across the sample to generate a fluorescent image. We propose here a novel scanning scheme, partial speckle scanning (PSS), inspired by compressive sensing theory, that avoids the use of an SLM to perform fluorescent imaging in LE with reduced acquisition time. Such a strategy avoids photo-bleaching while keeping high reconstruction quality. We develop our approach on two key properties of the LE: (i) the ability to easily generate speckles, and (ii) the memory effect in MCF that allows to use fast scan mirrors to shift light patterns. First, we show that speckles are sub-exponential random fields. Despite their granular structure, an appropriate choice of the reconstruction parameters makes them good candidates to build efficient sensing matrices. Then, we numerically validate our approach and apply it on experimental data. The proposed sensing technique outperforms conventional raster scanning: higher reconstruction quality is achieved with far fewer observations. For a fixed reconstruction quality, our speckle scanning approach is faster than compressive sensing schemes which require to change the speckle pattern for each observation.
• Abstract（参考訳）: レンズレス内視鏡(le)は、細胞規模でin vivo画像を取得する有望な装置である。 プローブの大きさは小さいため、組織を深く探査することができる。 マルチコアファイバ (MCF) を用いたレンズレス内視鏡は、一般に空間光変調器 (SLM) を用いて、MCFの出力において数百個のビームレットを集中点にコヒーレントに結合する。 このスポットはその後、試料を走査して蛍光像を生成する。 本稿では,圧縮センシング理論に触発された新しいスキャン手法である部分スペックルスキャン(PSS)を提案する。 このような戦略は、高い復元品質を維持しながら、写真白化を避ける。 我々は, LEの2つの重要な特性, (i) 容易にスペックルを生成する能力, (ii) 高速走査ミラーを用いて光パターンをシフトできるMCFにおけるメモリ効果について検討した。 まず、スペックルがサブ指数ランダムフィールドであることを示す。 その粒状構造にもかかわらず、再構成パラメータの適切な選択は、効率的なセンシング行列を構築する良い候補となる。 そして,本手法を数値的に検証し,実験データに適用する。 提案したセンシング技術は従来のラスタスキャンより優れており, はるかに少ない観察で高い再現性が得られる。 固定された再構成品質では,各観測のスペックルパターンの変更を必要とする圧縮センシング方式よりも高速である。

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