Des solutions rapides et polyvalentes pour les défis d’imagerie complexes

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Une étude réalisée par des chercheurs de l’Institut de physique appliquée de l’Université hébraïque de Jérusalem, publiée dans Photonique naturelleprésente une nouvelle méthode d’imagerie haute résolution non invasive à travers des milieux hautement diffusants.

L’équipe, dirigée par le professeur Ori Katz, Omri Haim et Jeremy Boger-Lombard, présente une technique informatique basée sur l’holographie qui répond aux principaux défis dans le domaine de l’imagerie optique et ouvre de nouvelles portes à des applications dans divers domaines tels que l’imagerie médicale, l’imagerie autonome véhicules et microscopie.

L’étude introduit une approche sans étoile guide qui élimine le besoin d’outils traditionnels tels que les modulateurs spatiaux de lumière (SLM) à haute résolution ou de mesures approfondies, permettant ainsi d’imager à travers des milieux de diffusion complexes avec une vitesse et une précision sans précédent. En émulant informatiquement les expériences de mise en forme du front d’onde, cette nouvelle technique optimise simultanément plusieurs « SLM virtuels », permettant au système de reconstruire des images de haute qualité sans nécessiter d’informations préalables sur la cible ou les modèles de diffusion.

Les principales réalisations comprennent :

  • Grande polyvalence et flexibilité : cette méthode peut corriger plus de 190 000 modes diffusés en utilisant seulement 25 champs de lumière dispersée capturés holographiquement obtenus sous des illuminations aléatoires inconnues. La nouvelle technique offre une flexibilité dans diverses modalités d’imagerie, notamment l’épi-illumination, la correction multi-conjuguée des couches de diffusion et l’endoscopie sans lentille.
  • Demandes de calcul et de mémoire réduites : contrairement aux techniques conventionnelles qui nécessitent le calcul de matrices de réflexion entières, cette approche innovante réduit considérablement l’allocation de mémoire et accélère le processus d’imagerie, permettant une correction plus rapide et plus efficace de la diffusion complexe.
  • Applications dans tous les domaines : L’étude démontre le potentiel d’application de cette technique dans divers domaines, notamment l’imagerie des tissus biologiques, l’endoscopie à fibres multicœurs et même la tomographie acousto-optique. La méthode promet également d’offrir des solutions dans des domaines tels que la géophysique, le radar et l’échographie médicale.

    • « Nous sommes ravis d’introduire une nouvelle approche en matière de technologie d’imagerie qui permet une imagerie haute résolution à travers des milieux hautement diffusants avec des ordres de grandeur inférieurs à ceux de l’état de l’art, sans avoir besoin d’une connaissance préalable de la cible ou d’un équipement coûteux. » dit le professeur Katz. « Cette innovation déplace le défi du matériel physique vers l’optimisation informatique, offrant une solution naturellement parallélisable qui peut être appliquée dans de nombreux domaines. »

    La recherche a le potentiel de transformer des domaines clés d’étude scientifique et d’applications pratiques, en offrant une solution rapide, non invasive et hautement adaptable pour l’imagerie dans des environnements complexes. L’équipe explore déjà des orientations futures, notamment l’optimisation de la méthode pour les échantillons volumétriques continus tels que les tissus biologiques épais et la réduction supplémentaire du nombre d’hologrammes requis.

    Plus d’informations :
    Mise en forme du front d’onde holographique computationnel guidé par l’image, Photonique naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41566-024-01544-6

    Fourni par l’Université hébraïque de Jérusalem

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