Science opto-électronique a publié une étude élargissant la microspectroscopie infrarouge avec la méthode de reconstruction computationnelle de Lucy-Richardson-Rosen.

Les technologies d'imagerie computationnelle ont considérablement réduit les coûts des systèmes d'imagerie tout en améliorant considérablement leurs performances telles que la capacité d'imagerie tridimensionnelle, l'imagerie multispectrale avec un capteur monochrome, etc. Cependant, les méthodes d'imagerie computationnelle ne sont pas exemptes de défis. La plupart sinon toutes les méthodes d'imagerie informatique nécessitent des modulateurs optiques spéciaux tels que des plaques de dispersion, des ouvertures de zone de Fresnel et des ouvertures codées qui cartographient chaque point d'objet dans une distribution d'intensité spéciale. Un procédé de calcul reconstruit la distribution d'intensité enregistrée en images multispectrales et multidimensionnelles. Puisqu'une étape de reconstruction intermédiaire est impliquée, les méthodes d'imagerie computationnelle sont appelées imageurs indirects tandis que les systèmes d'imagerie conventionnels à base de lentilles sont des imageurs directs. Le besoin de modulateurs optiques spéciaux en imagerie computationnelle est dû aux limitations des mécanismes de reconstruction. De plus, même si les méthodes de calcul ci-dessus peuvent fournir des informations supplémentaires par rapport aux imageurs à objectif conventionnels, la qualité de la reconstruction n'a jamais été au niveau d'un imageur à objectif.

Dans ce travail de recherche, une nouvelle méthode d'holographie computationnelle a été développée en combinant deux méthodes de déconvolution bien connues, à savoir l'algorithme du maximum de vraisemblance développé par Lucy et Richardson et la corrélation non linéaire développée par Rosen. Cet algorithme de Lucy-Richardson-Rosen est capable de déconvoluer les distributions d'intensité obtenues à partir d'imageurs directs tels que les objectifs Cassegrain. Ce développement associe les méthodes d'imagerie directe et indirecte créant un impact majeur. Lorsque la condition d'imagerie est satisfaite, une image directe de l'objet est formée et lorsque la condition d'imagerie est perturbée, le procédé de reconstruction informatique est appliqué. La nouvelle méthode a été appliquée pour imager des échantillons chimiques au système de microspectroscopie infrarouge du synchrotron australien. À partir d'une seule prise de vue de l'échantillon chimique et des fonctions d'étalement de points tridimensionnelles connues des lentilles d'objectif Cassegrain, une image tridimensionnelle complète de l'échantillon chimique est générée par l'algorithme de Lucy-Richardson-Rosen.

Le groupe de recherche du professeur Saulius Juodkazis, de l'Université de technologie de Swinburne, a mis au point une nouvelle technique d'holographie computationnelle pour l'imagerie rapide d'échantillons biochimiques. L'unité de microspectroscopie infrarouge utilise un détecteur à pixel unique de mercure-cadmium-tellurure refroidi à l'azote, une paire d'objectifs Cassegrain à focalisation étroite et une approche de balayage point par point pour enregistrer les informations bidimensionnelles d'un échantillon. La méthode de balayage prend du temps, ce qui limite le nombre d'échantillons pouvant être étudiés au cours d'un projet de temps de faisceau synchrotron.

Dans ce projet, le détecteur à pixel unique a été remplacé par un détecteur à matrice de points focaux, et une lentille d'objectif Cassegrain plus faible a été utilisée pour augmenter le diamètre du faisceau dans le plan de l'échantillon. Cette méthode a permis une imagerie bidimensionnelle en une seule fois des échantillons. Les méthodes d'imagerie computationnelle telles que l'holographie à corrélation d'ouverture codée peuvent transformer les imageurs conventionnels en imageurs tridimensionnels.

Contrairement aux méthodes d'imagerie computationnelles précédentes, dans la méthode proposée, l'imagerie directe et l'imagerie indirecte peuvent coexister. Lorsque la condition d'imagerie est satisfaite, le système se comporte comme un imageur direct, et lorsque la condition d'imagerie n'est pas satisfaite, le système se comporte comme un imageur indirect nécessitant une reconstruction informatique. Une nouvelle méthode de reconstruction a été conçue en combinant deux méthodes de reconstruction bien connues à savoir l'algorithme du maximum de vraisemblance développé par Lucy et Richardson et la méthode de reconstruction non linéaire développée par Rosen. Le nouvel algorithme de Lucy-Richardson-Rosen a reconstruit des informations tridimensionnelles d'échantillons à partir d'une seule prise de vue des échantillons et d'une distribution d'intensité de propagation de points tridimensionnelle préenregistrée. Par conséquent, la méthode développée a considérablement amélioré la vitesse d'imagerie à l'aide de l'unité de microspectroscopie infrarouge.

Alors que la nouvelle technique d'imagerie computationnelle assistée par algorithme a transformé l'unité de microspectroscopie infrarouge conventionnelle en une unité de microspectroscopie infrarouge tridimensionnelle, une enquête plus approfondie sur l'algorithme a révélé des aspects surprenants de l'algorithme. L'algorithme a pu déconvoluer de nombreux champs optiques déterministes bien mieux que les méthodes de reconstruction computationnelles existantes. On pense que le nouvel algorithme de reconstruction révolutionnera le domaine de l'imagerie computationnelle où les champs de diffusion peuvent être remplacés par des champs déterministes avec un meilleur rapport signal sur bruit et un budget de photons plus faible. + Explorer plus loin

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