AtomDiffuser：面向STEM成像中漂移与电子束损伤的时间感知退化建模
计算机视觉与模式识别
2025-08-15 v1
摘要
扫描透射电子显微镜（STEM）在现代材料科学中发挥着关键作用，能够直接对原子结构及其在外部干扰下的演变进行成像。然而，由于两种相互纠缠的退化效应——由机械和热不稳定性引起的空间漂移，以及由辐射损伤导致的电子束诱导信号损失——解释时间分辨STEM数据仍然具有挑战性。这些因素以复杂且时间相关的方式扭曲了几何形状和强度，使得现有方法难以明确分离其影响或在原子分辨率下对材料动力学进行建模。在这项工作中，我们提出了AtomDiffuser，一个时间感知的退化建模框架，通过预测任意两帧STEM图像之间的仿射变换和空间变化的衰减图，来解耦样品漂移和辐射衰减。与传统的去噪或配准流程不同，我们的方法将退化作为一个物理启发式、时间条件化的过程加以利用，从而能够实现跨时间的可解释结构演变。在合成退化过程上训练后，AtomDiffuser也能很好地泛化到真实的冷冻STEM数据。它进一步支持高分辨率退化推断和漂移对齐，为可视化和量化与辐射诱导原子不稳定性相关的退化模式提供了工具。
引用
@article{arxiv.2508.10359,
title = {AtomDiffuser: Time-Aware Degradation Modeling for Drift and Beam Damage in STEM Imaging},
author = {Hao Wang and Hongkui Zheng and Kai He and Abolfazl Razi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.10359},
year = {2025}
}