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On the Superresolution Capacity of Imagers Using Unknown Speckle Illuminations

Authors :
Marc Allain
Penghuan Liu
Simon Labouesse
Sébastien Bourguignon
Jerome Idier
Anne Sentenac
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Signal, IMage et Son (SIMS )
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut FRESNEL (FRESNEL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU)
Coherent Optical Microscopy and X-rays (COMiX)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU)
SEMO (SEMO)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Signal, IMage et Son (LS2N - équipe SIMS )
Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
IEEE Transactions on Computational Imaging, IEEE Transactions on Computational Imaging, IEEE, 2018, 4 (1), pp.87-98. ⟨10.1109/TCI.2017.2771729⟩, IEEE Transactions on Computational Imaging, 2018, 4 (1), pp.87-98. ⟨10.1109/TCI.2017.2771729⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2018.

Abstract

Speckle based imaging consists of forming a super-resolved reconstruction of an unknown sample from low-resolution images obtained under random inhomogeneous illuminations (speckles). In a blind context where the illuminations are unknown, we study the intrinsic capacity of speckle-based imagers to recover spatial frequencies outside the frequency support of the data, with minimal assumptions about the sample. We demonstrate that, under physically realistic conditions, the covariance of the data has a super-resolution power corresponding to the squared magnitude of the imager point spread function. This theoretical result is important for many practical imaging systems such as acoustic and electromagnetic tomographs, fluorescence and photoacoustic microscopes, or synthetic aperture radar imaging. A numerical validation is presented in the case of fluorescence microscopy.<br />Accepted in IEEE Trans. CI (Final version submitted on Nov. 2017)

Details

ISSN :
23340118 and 23339403
Volume :
4
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Computational Imaging
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dec6a42973d911a23df0a595b85d6dca