Оптические голограммы — это умный способ создания трехмерного изображения объекта. У них есть ряд применений — от защиты идентификационных карт от подделки до визуализации живых клеток в реальном времени. Новый прорыв позволит голограммам выполнять эти жизненно важные функции при гораздо меньшем количестве света.
По словам доктора Стива Ли, качество оптической голограммы часто связано с яркостью лазерного света.
«Итак, мы спросили себя, как мы можем сделать оптическую голограмму почти в полной темноте?» — объясняет доктор Ли. «Обычно, если вы формируете оптическую голограмму при очень слабом освещении, голограмма будет выглядеть очень зернистой. Мы называем эту зернистость „пределом дробового шума“, которая также возникает, когда вы закрываете глаза ночью. Световые точки, которые вы видите, на самом деле находятся там, где ваш глаз ограничен дробовым шумом».
Исследовательская группа нашла способ обойти эту проблему с помощью машинного обучения.
Ведущий автор исследования Чжидуо Чжан описывает это как восстановление старой зернистой фотографии.
«Детали на фотографии, похожие на исторические произведения искусства, могут быть восстановлены экспертом», — объсняет Чжан. «Здесь наш эксперт — машина под названием Holo-UNet. Машина осваивает вид идеальной голограммы в течение тысяч циклов обучения. После обучения мы показываем машине голограмму с большим количеством недостающей оптической информации. Как мастер-художник, машина запоминает, как в цифровом виде заполнить недостающие фотоны и таким образом восстановить голограмму почти до идеального состояния».
Результаты исследования могут иметь важное значение для биологической визуализации, ведь биологические клетки очень чувствительны к свету и могут быть легко повреждены. При этом существующие световые микроскопы делают трехмерные изображения клеток с использованием концентрированного света.
Читать также
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное
Появилось сразу два доказательства внеземной жизни. Одно на Венере, другое — неизвестно где
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком