Ngahasilkeun Hologram 3D Multi-Depth Ngagunakeun Jaringan Neural Convolutional pinuh

Modulator cahaya spasial mangrupa alat optik anu ngagunakeun sipat sorangan pikeun modulate amplitudo, fase jeung parameter séjén tina lampu input dina kontrol aktip, sarta ménta sebaran médan cahaya ekspektasi dina beungeut panarima ahir ku ngadalikeun quantization na directivity tina hareup gelombang cahaya jeung sinar gelombang cahaya. Aplikasi tina modulators lampu spasial kana jaringan neural optik geus dimekarkeun pikeun dekade, sarta kalawan perbaikan akurasi modulasi tina modulators lampu spasial jeung optimasi kontinyu tina algoritma komputasi, poténsi hébat jaringan neural optik geus terus digali, kalawan aplikasi poténsial dina visi mesin, processing gambar médis, jaringan sensor optik jeung widang lianna.

Tulisan ieu nampilkeun metode pikeun ngahasilkeun holografi fase multi-jero ngagunakeun jaringan neural convolutional pinuh (FCN). Metoda utamana ngalibatkeun kerangka difraksi maju-mundur pikeun ngitung médan difraksi multi-jero, sarta metoda ngagantian lapisan-demi-lapisan (L2RM) pikeun nanganan hubungan occlusion. Widang anu difraksi anu diitung ku anu baheula dilebetkeun kana FCN anu dirarancang saé, anu ngagunakeun kamampuan pas non-linier anu kuat pikeun ngahasilkeun hologram multi-jero tina pamandangan 3D. Panungtungan bisa ningkatkeun kualitas rekonstruksi hologram ku supplementing informasi objék occluded sarta smoothing wates lapisan béda dina rekonstruksi adegan. Pintonan 3D anu nyegerkeun sareng dinamis dihontal dina ékspérimén ku ngamuat hologram anu dibangkitkeun komputer (CGH) kana modulator cahaya spasial komponén inti (SLM).

Bagian tina prosedur ékspérimén sareng hasil ékspérimén:

Laser semikonduktor non-polarized kalayan panjang gelombang 638 (± 8) nm jeung kakuatan 30 mW dipaké dina percobaan, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 1. Output serat ieu disimpen dina titik fokus lénsa collimated kalayan panjang fokus 100 mm pikeun ménta gelombang pesawat, sarta filter dénsitas nétral dipaké salaku polarized filter dénsitas nétral jeung polarized. A plat satengah gelombang (HWP) ieu diputer supados arah polarisasi cahaya ieu Blok jeung arah sudut collimation LCOS, dituturkeun ku inserting a aperture rectangular pikeun ménta profil rectangular. Cahaya kajadian ieu fase dimodulasi sareng dipantulkeun nganggo modulator cahaya spasial (Zhongke Microstar FSLM-4K70-P02), sareng pamandangan direkonstruksi ku pembesaran salajengna nganggo lensa Fourier kalayan panjang fokus 100 mm. Saringan spasial dianggo supados urutan difraksi anu dipikahoyong ngalangkungan sareng pesenan difraksi sanésna disaring. Pamandangan 3D anu digedékeun direkonstruksi dicandak nganggo kaméra.

Gbr. 1 Setélan ékspérimén (modulator cahaya spasial tipe-fase, modél: FSLM-4K70-P02)

Spésifikasi parameter tina modulator cahaya spasial anu digunakeun dina percobaan nyaéta kieu:

Gbr 2. Generasi tina susunan data grafis 3D. A) adegan acak 3D. B) Prosés sampling. C) gambar inténsitas. D) gambar jero. E) susunan data grafik 3D.

Gbr. 3 Generasi holograms multi-jero kalawan FCN. a) Itungan widang difraksi multi-jero ngagunakeun kerangka difraksi hareup-tukang. b) Struktur FCN. c) Itungan kasalahan multi-jero.

Gbr 4. Babandingan kualitas rekonstruksi. A) Adegan sasaran. B) Rekonstruksi numeris sahiji metodeu baku sarta L2RM mungguh. C) rekonstruksi optik sahiji metodeu baku sarta L2RM mungguh.

Gbr 5. Adegan 3D kompléks jeung hologram pakait. A) gambar inténsitas jeung B) gambar jero adegan 3D. C) Hologram multi-jero dihasilkeun ku FCN.

Gbr 6. The rekonstruksi numeris jeung rekonstruksi optik A) WH, B) DPH, sarta C) L2RM. Gambar dina baris 1, 3, jeung 5 ngagambarkeun rekonstruksi numerik, sedengkeun baris 2, 4, jeung 6 ngagambarkeun rekonstruksi optik. Dina kolom 1 jeung 2, kaméra fokus kana pesawat fokus hareup ("maén bal") jeung pesawat fokus pungkur ("gitar") tina pasangan "maén bal-gitar" masing-masing. Dina kolom 3 jeung 4, kaméra museurkeun kana pesawat fokus hareup ("pesawat") jeung pesawat fokus pungkur ("anjing") tina pasangan "pesawat-anjing" masing-masing.

Gbr 7. Rekonstruksi objék dina planes jero béda.

Ditulis dina tungtung:

Jaringan saraf optik geus narima loba perhatian alatan poténsi maranéhna pikeun komputasi skala badag paralel, operasi low-daya, sarta respon gancang, sarta modulators lampu spasial salaku alat difraktif maénkeun peran penting dina jaringan neural difraktif tur dipaké dina loba widang, kayaning 3D itungan imaging holographic pikeun AR / VR, sensing optik, sarta sensing optik. Dumasar kana programmability jaringan saraf difraktif, jaringan saraf difraktif kinerja luhur diperkirakeun direalisasikeun dina mangsa nu bakal datang.