論文の概要: Machine Learning-Augmented Acceleration of Iterative Ptychographic Reconstruction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.01122v1
• Date: Fri, 01 May 2026 21:46:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-05 20:33:49.593455
• Title: Machine Learning-Augmented Acceleration of Iterative Ptychographic Reconstruction
• Title（参考訳）: 反復画像再構成の機械学習による高速化
• Authors: Bowen Zheng, Katayun Kamdin, David Shapiro, Alexander Ditter, Dayne Sasaki, Emma Bernard, Roopali Kukreja, Petrus H. Zwart, Slavomír Nemšák, Apurva Mehta, Nicholas Schwarz, Alexander Hexemer, Tanny Chavez,
• Abstract要約: 反復画像再構成アルゴリズムはコヒーレント・ディファレント・ディファレント・イメージングに広く用いられている。 本稿では, 反復的画像再構成を高速化する機械学習によるアプローチを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 56.83110460392765
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Iterative ptychographic reconstruction algorithms are widely used for coherent diffractive imaging but can exhibit slow convergence under realistic experimental conditions. We propose a machine learning-augmented approach that accelerates iterative ptychographic reconstruction by introducing a learned fast-forward operator applied during reconstruction. Following an initial warm-up using standard iterations, the fast-forward operator advances the reconstruction toward a more converged state, after which conventional iterative updates are resumed. This strategy preserves the physical consistency and flexibility of established ptychographic solvers while reducing the number of iterations required for convergence. The model is trained on diverse ptychographic datasets and evaluated on experimental data acquired in a different year, demonstrating robustness and temporal generalization. Compared with conventional iterative solvers, the machine learning-augmented method achieves comparable reconstruction quality while converging faster in terms of Poisson negative log-likelihood, yielding over a two-fold reduction in wall-clock time. The approach has been integrated into an existing reconstruction pipeline and deployed in production at a synchrotron beamline, demonstrating practicality for real-time experimental operation.
• Abstract（参考訳）: 反復画像再構成アルゴリズムはコヒーレント回折画像に広く用いられているが、現実的な実験条件下では緩やかな収束を示すことがある。 本稿では, 再現中に適用された学習高速フォワード演算子を導入することにより, 反復的文字盤再構成を高速化する機械学習拡張手法を提案する。 標準繰り返しを使用した初期ウォームアップの後、高速フォワード演算子は、より収束した状態へ再構成を進め、その後、従来の反復更新を再開する。 この戦略は、収束に必要なイテレーション数を減らしながら、確立されたポチコグラフィーソルバの物理的整合性と柔軟性を保っている。 モデルは多種多様なポティコグラフィーデータセットに基づいて訓練され、異なる年に得られた実験データに基づいて評価され、堅牢性と時間的一般化を示す。 従来の反復解法と比較して, 機械学習拡張法はポアソン負の対数類似度でより高速に収束し, 壁面時間を2倍に短縮する。 このアプローチは既存の再構築パイプラインに統合され、シンクロトロンビームラインで運用され、リアルタイムな実験運用の実践性を実証している。

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