論文の概要: Towards single-shot coherent imaging via overlap-free ptychography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.21361v1
- Date: Tue, 24 Feb 2026 20:45:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.605755
- Title: Towards single-shot coherent imaging via overlap-free ptychography
- Title（参考訳）: 単発コヒーレントイメージングへ向けて
- Authors: Oliver Hoidn, Aashwin Mishra, Steven Henke, Albert Vong, Matthew Seaberg,
- Abstract要約: 本稿ではPtychoPINNを拡張し,Fresnelコヒーレント回折画像幾何を用いてアンフェバラップのない単発再構成を行う。
その結果は、Advanced Photon SourceとLinac Coherent Light Sourceの実験データに基づいて検証された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Ptychographic imaging at synchrotron and XFEL sources requires dense overlapping scans, limiting throughput and increasing dose. Extending coherent diffractive imaging to overlap-free operation on extended samples remains an open problem. Here, we extend PtychoPINN (O. Hoidn \emph{et al.}, \emph{Scientific Reports} \textbf{13}, 22789, 2023) to deliver \emph{overlap-free, single-shot} reconstructions in a Fresnel coherent diffraction imaging (CDI) geometry while also accelerating conventional multi-shot ptychography. The framework couples a differentiable forward model of coherent scattering with a Poisson photon-counting likelihood; real-space overlap enters as a tunable parameter via coordinate-based grouping rather than a hard requirement. On synthetic benchmarks, reconstructions remain accurate at low counts ($\sim\!10^4$ photons/frame), and overlap-free single-shot reconstruction with an experimental probe reaches amplitude structural similarity (SSIM) 0.904, compared with 0.968 for overlap-constrained reconstruction. Against a data-saturated supervised model with the same backbone (16,384 training images), PtychoPINN achieves higher SSIM with only 1,024 images and generalizes to unseen illumination profiles. Per-graphics processing unit (GPU) throughput is approximately $40\times$ that of least-squares maximum-likelihood (LSQ-ML) reconstruction at matched $128\times128$ resolution. These results, validated on experimental data from the Advanced Photon Source and the Linac Coherent Light Source, unify single-exposure Fresnel CDI and overlapped ptychography within one framework, supporting dose-efficient, high-throughput imaging at modern light sources.
- Abstract（参考訳）: シンクロトロンおよびXFEL源の胸像撮影には、重なり合うスキャン、スループットの制限、線量の増加が必要である。
コヒーレント・ディファレント・イメージング(英語版)を拡張して、拡張標本上でのオーバーラップフリーな操作を行えるようにすることは、未解決の問題である。
ここでは、PtychoPINN(O)を拡張します。
Hoidn \emph{et al }, \emph{Scientific Reports} \textbf{13}, 22789, 2023) は、Fresnel coherent diffraction imaging (CDI) 図形に \emph{overlap-free, single-shot} 再構成を提供する。
このフレームワークはコヒーレント散乱の微分可能フォワードモデルとポアソン光子計数可能性とを結合し、実空間オーバーラップはハード要件ではなく座標に基づくグルーピングを介して調整可能なパラメータとして入力される。
総合的なベンチマークでは、復元は低い数で正確である(\sim\!
10^4$ Photons/frame) と, 実験プローブを用いたオーバーラップフリー単発リコンストラクション (SSIM 0.904) は, オーバーラップ拘束型リコンストラクションでは0.968であった。
同じバックボーン(16,384のトレーニング画像)を持つデータ飽和教師付きモデルに対して、PtychoPINNは1,024の画像しか持たない高いSSIMを実現し、照度プロファイルを一般化する。
Per-graphics Processing Unit (GPU)スループットは、最低2乗最大値(LSQ-ML)を128\times128$解像度で再現する約40\times$である。
これらの結果は、Advanced Photon SourceとLinac Coherent Light Sourceの実験データに基づいて検証され、単一露光Fresnel CDIと重なり合ったptychographyを一つのフレームワークに統合し、現代の光源における線量効率の高い高スループットイメージングをサポートする。
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