CIF: Small: Collaborative Research: Signal Processing for Nonlinear Diffractive Imaging: Acquisition, Reconstruction, and Applications

CIF:小型:协作研究:非线性衍射成像的信号处理:采集、重建和应用

基本信息

  • 批准号:
    1813910
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.53万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

There is a growing need in biomedical research to observe biological structure and processes on the length scales smaller than 100nm. Conventional optical systems cannot effectively provide such information, however, due to the infamous diffraction limit. The formulation of the diffraction limit fundamentally relies on the presumed linearity in the interaction between the illuminating light and the object. The goal of this project is to overcome the diffraction limit by exploiting nonlinearities from a modern signal processing perspective. This project will lay out theoretical, algorithmic, and instrumentation foundation for nonlinear diffractive imaging. The outcome of this project can open up many possibilities of high-resolution imaging in highly scattering media that are ubiquitous in science and medicine, including histology, cytometry, brain mapping, and drug discovery. The proposed activities will also promote education through the training of students in a wide range of topics within signal processing, computational imaging, and optics, and through related curriculum development efforts where the basic themes of the proposed research will be incorporated in courses taught by the investigators.The focus of this research is to develop computational imaging methods that fully harness the information encoded in two types of nonlinearities: object-light interactions and prior assumptions on the objects. Concretely, the work will focus on: (a) efficient schemes for data acquisition, (b) scalable algorithms for 3D reconstruction, and (c) two novel application platforms for validation. Results from this research will lead to a single, holistic signal processing framework that can maximally extract the information encoded in nonlinear measurements.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在生物医学研究中,越来越需要在小于100 nm的长度尺度上观察生物结构和过程。然而,由于声名狼藉的衍射极限,传统的光学系统不能有效地提供这样的信息。衍射极限的公式基本上依赖于照明光和物体之间相互作用中的假定线性。该项目的目标是通过从现代信号处理的角度利用非线性来克服衍射限制。该项目将为非线性衍射成像奠定理论、算法和仪器基础。该项目的成果可以在高散射介质中开辟许多高分辨率成像的可能性,这些介质在科学和医学中普遍存在,包括组织学、细胞学、脑成像和药物发现。拟议的活动还将通过在信号处理、计算成像和光学等领域对学生进行广泛的主题培训,以及通过相关的课程开发努力来促进教育,其中拟议研究的基本主题将被纳入研究人员教授的课程。本研究的重点是开发计算成像方法,充分利用以两种类型的非线性编码的信息:对象-光相互作用和对对象的先前假设。具体工作将集中在:(A)高效的数据采集方案,(B)可扩展的三维重建算法,以及(C)用于验证的两个新的应用平台。这项研究的结果将导致一个单一的、整体的信号处理框架,可以最大限度地提取以非线性测量编码的信息。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Async-RED: A Provably Convergent Asynchronous Block Parallel Stochastic Method using Deep Denoising Priors
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu Sun;Jiaming Liu;Yiran Sun;B. Wohlberg;U. Kamilov
  • 通讯作者:
    Yu Sun;Jiaming Liu;Yiran Sun;B. Wohlberg;U. Kamilov
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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知道了