Le professeur Edmund Lam, le Dr Ni Chen et leur équipe de recherche du Département de génie électrique et électronique de la Faculté d'ingénierie de l'Université de Hong Kong (HKU) ont développé une nouvelle technologie de ptychographie de Fourier sensible à l'incertitude (UA-FP) qui améliore considérablement la stabilité du système d'imagerie dans des environnements réels complexes. La recherche a été publiée dans Lumière : science et applications.
La ptychographie de Fourier, largement considérée comme la pierre angulaire de l'imagerie informatique, permet un large champ de vision et une imagerie haute résolution avec de larges applications allant de la microscopie aux rayons X et à la télédétection. Cependant, sa mise en œuvre pratique a longtemps été entravée par des désalignements, des aberrations optiques et une mauvaise qualité des données, des défis courants dans tous les domaines de l’imagerie informatique.
Le cadre UA-FP de l'équipe intègre de manière innovante des paramètres d'incertitude dans un modèle informatique entièrement différenciable, permettant une quantification et une correction simultanées de l'incertitude du système et une amélioration significative des performances d'imagerie, même dans des conditions sous-optimales ou sujettes aux interférences. Cette avancée représente non seulement une avancée dans le domaine de la ptychographie, mais également un développement transformateur pour l’imagerie informatique dans son ensemble.
S'appuyant sur les travaux pionniers de l'équipe dans le domaine de l'imagerie différenciable depuis 2021, UA-FP exploite la programmation différenciable (le principe fondamental de l'apprentissage profond) pour établir un cadre informatique de bout en bout qui intègre de manière transparente le matériel optique, la modélisation mathématique et la reconstruction algorithmique.
Cette approche unifiée relie le matériel et les logiciels tout en harmonisant la théorie avec la mise en œuvre pratique, favorisant ainsi une collaboration interdisciplinaire plus approfondie entre l'optique et la science informatique. En conséquence, l’imagerie différenciable est devenue un facteur clé des innovations futures, non seulement dans le domaine de l’imagerie informatique, mais également dans des domaines technologiques connexes.
Le professeur Lam, auteur correspondant de l'étude, a déclaré : « En intégrant les incertitudes dans un modèle différenciable, nous avons rendu la ptychographie de Fourier pratique et robuste. Cette approche fournit un modèle pour faire progresser de nombreuses autres techniques d'imagerie informatique.
L'auteur principal, le Dr Chen, a ajouté : « Cette recherche constitue à ce jour l'application la plus complète de l'imagerie différentiable. Elle montre comment la programmation différenciable peut unifier l'optique et le calcul, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles opportunités dans les domaines de la science et de l'ingénierie. »
Lam et Chen ont également publié un article de synthèse sur l'imagerie différenciable dans la revue Appareils et instrumentation avancés.
