Interferometric imaging is an emerging technique for particle tracking and mass photometry. Mass or position are estimated from weak signals, coherently scattered from nanoparticles or single molecules, and interfered with a co-propagating reference. In this work, we perform a statistical analysis and derive lower bounds on the measurement precision of the parameters of interest from shot-noise limited images. This is done by computing the classical Cram\'er-Rao bound for localization and mass estimation, using a precise vectorial model of interferometric imaging techniques. We then derive fundamental bounds valid for any imaging system, based on the quantum Cram\'er-Rao formalism. This approach enables a rigorous and quantitative comparison of common techniques such as interferometric scattering microscopy (iSCAT), Coherent Brightfield microscopy (COBRI), and dark-field microscopy. In particular, we demonstrate that the light collection geometry in iSCAT greatly increases the axial position sensitivity, and that the Quantum Cram\'er-Rao bound for mass estimation yields a minimum relative estimation error of $\sigma_m/m=1/(2\sqrt{N})$, where $N$ is the number of collected scattered photons.


翻译:干涉成像是粒子跟踪和质量光度测量的一种新兴技术。 质量或位置是从微弱信号中估计的, 从纳米粒子或单分子或单一分子中一致分散, 并干扰了共振参考。 在这项工作中, 我们进行统计分析, 并从射线微粒有限图像( COBRI) 和深野显微镜( COBRI) 等常见技术测量精度参数的测量精度方面得出较低的界限。 具体来说, 我们通过使用精确的干涉成像技术矢量模型, 将传统的Cram\'er- Rao进行本地化和质量估测。 然后, 我们根据Cram\'er- Rao正规主义量值, 得出对任何成像系统都有效的基本界限。 这种方法可以对通用技术进行严格和定量的比较, 例如对射线显微镜( iSCAT)、 Coherent Brightfield 微镜( COBRI) 和深野地显微镜。 我们特别证明, iSCAT 收集的光度几何测量极大地提高了轴的敏感度敏感度敏感度。,, 而 量Cram\ rum- Nm= 美元的光量估算值( $_ mxxxxxxxx) 。

0
下载
关闭预览

相关内容

MASS:IEEE International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems。 Explanation:移动Ad hoc和传感器系统IEEE国际会议。 Publisher:IEEE。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/mass/index.html
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
158+阅读 · 2019年10月12日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
196+阅读 · 2019年10月10日
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
【泡泡一分钟】LIMO:激光和单目相机融合的视觉里程计
泡泡机器人SLAM
12+阅读 · 2019年1月16日
【泡泡一分钟】用于评估视觉惯性里程计的TUM VI数据集
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2019年1月4日
R文本分类之RTextTools
R语言中文社区
4+阅读 · 2018年1月17日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
User Localization Based on Call Detail Records
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月20日
LIMO: Lidar-Monocular Visual Odometry
Arxiv
3+阅读 · 2018年7月19日
VIP会员
相关VIP内容
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
158+阅读 · 2019年10月12日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
196+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
【泡泡一分钟】LIMO:激光和单目相机融合的视觉里程计
泡泡机器人SLAM
12+阅读 · 2019年1月16日
【泡泡一分钟】用于评估视觉惯性里程计的TUM VI数据集
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2019年1月4日
R文本分类之RTextTools
R语言中文社区
4+阅读 · 2018年1月17日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员