JP2022514580A - 機械学習による光学補正 - Google Patents
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Abstract
Description
112 方法ステップ
114,128,144 データメモリ
116,130,150 ニューラルネットワーク
122,124 方法ステップ
126 画像対
136 損失関数
142 方法ステップ
152 光学系
154 識別子
156 個々のトレーニングデータ
200 ニューラルネットワーク
210 光学的結像エラーを有する画像
220 補正された画像
300 装置
310 プロセッサ
320 記憶媒体
330 ニューラルネットワーク
340 コンポーネント
400 方法
410~440 方法ステップ
Claims (22)
- 光学的結像エラーを補正するニューラルネットワーク(130;200;330)を決定するための方法であって、前記方法は、
1つ以上の画像を決定するステップ(418)であって、前記1つ以上の画像は、少なくとも部分的に光学系(152)または光学系(152)の仕様に関連付けられているステップ(418)と、
前記決定された1つ以上の画像に依存して、ニューラルネットワーク(130;200;330)を決定するステップ(420)であって、それにより、前記決定されたニューラルネットワーク(130;200;330)が、前記光学系(152)を用いて捕捉された画像(210)に適用されて1つ以上の光学的結像エラーに関して補正された画像(220)を出力するステップ(420)と、
を含む方法。 - 前記ニューラルネットワーク(130;200;330)を決定するステップ(420)は、前記ニューラルネットワーク(130;200;330)をトレーニングすることを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記1つ以上の画像を決定するステップ(418)は、複数の画像対(126)を含むトレーニング画像を決定することを含み、前記ニューラルネットワーク(130;200;330)をトレーニングすることは、前記トレーニング画像においてトレーニングすることを含み、前記複数の画像対(126)の各画像対は、それぞれ、前記ニューラルネットワーク(130;200;330)用の入力画像(Xi)および目標出力画像(y0)を含む、
請求項2記載の方法。 - 前記トレーニング画像は、捕捉された画像から生成され、前記捕捉された画像は、1つ以上の光学系を用いて、かつ/または、光学系(152)により捕捉されたものであり、前記1つ以上の光学系のいずれも前記光学系(152)と同じ仕様でないか、前記1つ以上の光学系の一部またはすべてが前記光学系(152)と同じ仕様であり、かつ/または、前記捕捉された画像は、1つ以上のサンプルタイプを画像化している、
請求項3記載の方法。 - 前記トレーニング画像は、光学的結像エラーのシミュレーションによって生成される、
請求項3記載の方法。 - 前記方法は、前記光学系(152)のためにまたは前記光学系(152)と少なくとも部分的に仕様が同一である光学系のために、少なくとも1つの光学伝達関数(OTF)または少なくとも1つの点像分布関数(PSF)を決定するステップをさらに含み、複数の画像対(126)の入力画像は、エラーのない画像と前記少なくとも1つの点像分布関数PSFのうちの1つとの畳み込みによって生成され、前記エラーのない画像は、前記複数の画像対(126)の対応する目標出力画像として使用される、
請求項3記載の方法。 - 前記ニューラルネットワーク(130;200;330)をトレーニングすることは、前記トレーニング画像とさらなるデータとにおいてトレーニングすることを含み、前記さらなるデータは、以下のうちの少なくとも1つ、すなわち、トレーニング画像に関連するパラメータデータ、検証データ、前記光学系(152)の製造に関連する測定データ、実験または測定の手順に関するデータ、試薬および材料に関する情報、オブジェクトまたはサンプルに関する情報、前記光学系(152)に関する情報、利用者関連データ、ユーザー入力および画像捕捉系に関する情報のうちの少なくとも1つを含む、
請求項3から6までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ニューラルネットワーク(130;200;330)は、第1のニューラルネットワーク(130;200;330)であり、前記第1のニューラルネットワーク(130;200;330)をトレーニングするステップは、第2のニューラルネットワーク(136)を適用することを含み、前記第2のニューラルネットワーク(136)は、前記第1のニューラルネットワーク(130;200;330)のトレーニング用の損失関数として適用される、
請求項2から7までのいずれか1項記載の方法。 - 前記方法は、前記決定されたニューラルネットワーク(130;200;330)を微調節するステップ(430,140)をさらに含む、
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 前記微調節するステップ(430)は、前記決定されたニューラルネットワーク(130;200;330)の一部のみをトレーニングすることを含み、前記決定されたニューラルネットワーク(130;200;330)の1つ以上のパラメータは、前記微調節するステップ(430)の間不変のまま維持され、かつ/または、前記微調節するステップ(430)は、前記光学系(152)用に特別にトレーニングすることを含み、かつ/または、前記微調節されたニューラルネットワーク(150)は、一義的に前記光学系(152)に割り当てることができる、
請求項9記載の方法。 - 前記方法は、前記微調節するステップ(430)のための個々のトレーニングデータ(156)を生成するステップ(428)をさらに含み、前記個々のトレーニングデータ(156)を生成するステップ(428)は、前記光学系の光学特性を決定するステップ(142)および/または前記光学系(152)を用いて測定サンプルを捕捉するステップを含み、前記個々のトレーニングデータ(156)は、前記光学特性および/または前記測定サンプルに基づいて生成される、
請求項9または10記載の方法。 - 前記方法は、測定サンプル、光学特性および/または個々のトレーニングデータ(156)を格納するステップを含み、および/または、前記測定サンプル、前記光学特性および/または前記個々のトレーニングデータ(156)は、前記光学系(152)に一義的に割り当てられている、
請求項11記載の方法。 - 前記光学系(152)は、一義的にかつ/または自動的に識別可能であり、かつ/または、前記ニューラルネットワーク(130;200;330)は、一義的に前記光学系(152)に割り当てることができる、
請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。 - 前記光学系(152)は、電磁的識別、光学的識別(154)、機械的識別または磁気的識別を用いて識別可能である、
請求項13記載の方法。 - 前記方法は、前記決定されたニューラルネットワーク(130;200;330)を前記捕捉されたデータ(210)に適用するステップを含み、前記捕捉されたデータ(210)は、前記光学系(152)または同じタイプの光学系を用いて捕捉されたデータである、
請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。 - 前記1つ以上の光学的結像エラーは、以下の光学的結像エラー、すなわち、非点収差、ケラレ、コマ収差、色収差、球面収差および焦点ぼけのうちの少なくとも1つを含む、
請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ニューラルネットワークを決定するステップ(420)は、前記1つ以上の画像に基づいて前記ニューラルネットワーク(130;200;330)をトレーニングすることを含み、前記ニューラルネットワーク(130;200;330)は、トレーニング中にオブジェクトおよび/または構造部が前記1つ以上の画像内で理想的にどのように見え、そこからの偏差をどのように補正するかを学習する、
請求項1記載の方法。 - 前記光学系(152)は、顕微鏡、顕微鏡システム、カメラ、スマートフォン、望遠鏡、モバイルコンピュータ、据え置き型コンピュータまたは測定機器の結像系および/または撮像系の一部である、
請求項1から17までのいずれか1項記載の方法。 - 光学的結像エラーを補正するための装置(300)であって、前記装置(300)は、
1つ以上のプロセッサ(310)と、
コンピュータ実行可能命令が格納されている1つ以上のコンピュータ可読記憶媒体(320)と、
を含み、前記コンピュータ実行可能命令は、1つ以上のプロセッサ(310)によって実行されるときに、1つ以上の画像(210)が結像系および/または撮像系を用いて捕捉されることを引き起こし、
前記1つ以上の捕捉された画像(210)における1つ以上の光学的結像エラーは、結像系および/または撮像系の少なくとも一部に関連付けられ、
ニューラルネットワーク(130,150;200;330)は、前記1つ以上の捕捉された画像(210)に適用され、前記ニューラルネットワーク(130,150;200;330)は、1つ以上の補正された画像(220)において1つ以上の光学的結像エラーが補正または低減されるように、前記1つ以上の捕捉された画像(210)から1つ以上の対応する補正された画像(220)を生成するように構成されている、
装置(300)。 - 前記1つ以上の捕捉された画像(210)は、格納され、前記ニューラルネットワーク(130,150;200;330)は、前記1つ以上の格納された捕捉された画像(210)に適用され、または、前記ニューラルネットワーク(130,150;200;330)は、前記1つ以上の捕捉された画像(210)に直接適用され、前記1つ以上の補正された画像(220)のみが格納される、
請求項19記載の装置(300)。 - 前記結像系および/または撮像系の少なくとも一部は、光学系、写真層、sCMOSもしくはCCDセンサ、または、1つ以上の拡散ディスクを含む、
請求項19または20記載の装置(300)。 - コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータによって実行されるときに、コンピュータに請求項1から18までのいずれか1項記載の方法を実施させる命令を含んでいる、コンピュータプログラム。
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