用于光谱成像的超声波元表面的逆设计
图像与视频处理
2025-10-28 v1
摘要
超声波元表面的逆设计用于计算光学调制和算法解码的联合优化，尤其是在如高光谱成像等应用中具有显著挑战。我们引入一种基于Ge2Sb2Se4Te1相变材料制造的可重构超声波元表面的物理-数据协驱动框架，以实现短波红外区域的紧凑型、压缩式光谱成像。我们方法的核心是训练于32万多余几何构型上的可微分神经模拟器，能够准确预测跨11种晶化态的光谱响应。这种可微分性使我们能够实现元表面几何、其光谱编码函数以及深度重建网络的端到端联合优化。我们还提出了一种软形正则化技术，在梯度更新期间保持制造可行性。实验表明，我们优化的系统在峰值信噪比上提高了最高可达7.6 dB，同时实现了增强的噪声鲁棒性和更好的测量矩阵条件，凸显了该方法在高性能高光谱成像中的潜力。
引用
@article{arxiv.2510.21924,
title = {Inverse Design of Metasurface for Spectral Imaging},
author = {Rongzhou Chen and Haitao Nie and Shuo Zhu and Yaping Zhao and Chutian Wang and Edmund Y. Lam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.21924},
year = {2025}
}