Abstract

A novel high-speed fluorescence lifetime imaging (FLIM) analysis method based on artificial neural networks (ANN) has been proposed. In terms of image generation, the proposed ANN-FLIM method does not require iterative searching procedures or initial conditions, and it can generate lifetime images at least 180-fold faster than conventional least squares curve-fitting software tools. The advantages of ANN-FLIM were demonstrated on both synthesized and experimental data, showing that it has great potential to fuel current revolutions in rapid FLIM technologies.

Published by The Optical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI.

Full Article  |  PDF Article

Corrections

26 May 2016: A correction was made to the funding section.


OSA Recommended Articles
Towards unsupervised fluorescence lifetime imaging using low dimensional variable projection

Yongliang Zhang, Annie Cuyt, Wen-shin Lee, Giovanni Lo Bianco, Gang Wu, Yu Chen, and David Day-Uei Li
Opt. Express 24(23) 26777-26791 (2016)

Hybrid gray wolf optimizer–artificial neural network classification approach for magnetic resonance brain images

Heba M. Ahmed, Bayumy A. B. Youssef, Ahmed S. Elkorany, Adel A. Saleeb, and Fathi Abd El-Samie
Appl. Opt. 57(7) B25-B31 (2018)

Color image identification and reconstruction using artificial neural networks on multimode fiber images: towards an all-optical design

Nadav Shabairou, Eyal Cohen, Omer Wagner, Dror Malka, and Zeev Zalevsky
Opt. Lett. 43(22) 5603-5606 (2018)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
    [Crossref]
  2. M. A. Yaseen, S. Sakadzic, W. Wu, W. Becker, K. A. Kasischke, and D. A. Boas, Biomed. Opt. Express 4, 307 (2013).
    [Crossref]
  3. A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
    [Crossref]
  4. S. Coda, A. J. Thompson, G. T. Kennedy, K. L. Roche, L. Ayaru, D. S. Bansi, G. W. Stamp, A. V. Thillainayagam, P. M. French, and C. Dunsby, Biomed. Opt. Express 5, 515 (2014).
    [Crossref]
  5. S. P. Poland, N. Krstajić, J. Monypenny, S. Coelho, D. Tyndall, R. J. Walker, V. Devauges, J. Richardson, N. Dutton, P. Barber, D. D.-U. Li, K. Suhling, T. Ng, R. Henderson, and S. Ameer-Beg, Biomed. Opt. Express 6, 277 (2015).
    [Crossref]
  6. R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
    [Crossref]
  7. D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
    [Crossref]
  8. D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
    [Crossref]
  9. T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
    [Crossref]
  10. S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
    [Crossref]
  11. W. Becker, The Bh TCSPC Handbook (Becker & Hickl, 2015).
  12. J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
    [Crossref]
  13. A. Mellit and A. M. Pavan, Solar Energy 84, 807 (2010).
    [Crossref]
  14. J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, and B. L. R. D. Moor, Artificial Neural Networks for Modelling and Control of Non-linear Systems (Kluwer Academic, 1996).
  15. S. S. Haykin and S. S. Haykin, Neural Networks and Learning Machines (Prentice-Hall, 2009).
  16. M. T. Hagan, H. B. Demuth, and M. H. Beale, Neural Network Design (PWS, 1996).
  17. D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
    [Crossref]
  18. W. H. Press, Numerical Recipes in C: the Art of Scientific Computing (Cambridge University, 1992).
  19. D. U. Li, R. Walker, J. Richardson, B. Rae, A. Buts, D. Renshaw, and R. Henderson, J. Opt. Soc. Am. A 26, 804 (2009).
    [Crossref]
  20. S. P. Poland, A. T. Erdogan, N. Krstajić, J. Levitt, V. Devauges, R. J. Walker, D. D.-U. Li, S. M. Ameer-Beg, and R. K. Henderson, Opt. Express 24, 6899 (2016).
    [Crossref]
  21. J. M. Hammersley and D. C. Handscomb, Monte Carlo Methods (Wiley, 1964).
  22. D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
    [Crossref]
  23. P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
    [Crossref]
  24. P. Hall and B. Selinger, J. Phys. Chem. 85, 2941 (1981).
    [Crossref]
  25. T. A. Laurence and B. A. Chromy, Nat. Methods 7, 338 (2010).
    [Crossref]
  26. T. F. Coleman and Y. Y. Li, SIAM J. Optim. 6, 418 (1996).
    [Crossref]
  27. N. Wilt, The CUDA Handbook: a Comprehensive Guide to GPU Programming (Addison-Wesley, 2013).

2016 (3)

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

S. P. Poland, A. T. Erdogan, N. Krstajić, J. Levitt, V. Devauges, R. J. Walker, D. D.-U. Li, S. M. Ameer-Beg, and R. K. Henderson, Opt. Express 24, 6899 (2016).
[Crossref]

2015 (1)

2014 (3)

S. Coda, A. J. Thompson, G. T. Kennedy, K. L. Roche, L. Ayaru, D. S. Bansi, G. W. Stamp, A. V. Thillainayagam, P. M. French, and C. Dunsby, Biomed. Opt. Express 5, 515 (2014).
[Crossref]

R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
[Crossref]

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

2013 (2)

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

M. A. Yaseen, S. Sakadzic, W. Wu, W. Becker, K. A. Kasischke, and D. A. Boas, Biomed. Opt. Express 4, 307 (2013).
[Crossref]

2012 (2)

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

2011 (1)

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

2010 (3)

J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
[Crossref]

A. Mellit and A. M. Pavan, Solar Energy 84, 807 (2010).
[Crossref]

T. A. Laurence and B. A. Chromy, Nat. Methods 7, 338 (2010).
[Crossref]

2009 (1)

2004 (1)

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

2000 (1)

P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
[Crossref]

1996 (1)

T. F. Coleman and Y. Y. Li, SIAM J. Optim. 6, 418 (1996).
[Crossref]

1981 (1)

P. Hall and B. Selinger, J. Phys. Chem. 85, 2941 (1981).
[Crossref]

Ameer-Beg, S.

Ameer-Beg, S. M.

Antonoglou, I.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Arlt, J.

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Ayaru, L.

Bansi, D. S.

Barber, P.

Bastiaens, P. I.

P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
[Crossref]

Beale, M. H.

M. T. Hagan, H. B. Demuth, and M. H. Beale, Neural Network Design (PWS, 1996).

Becker, W.

Boas, D. A.

Buts, A.

Chakraborty, S.

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Charbon, E.

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Chiou, A.

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Chromy, B. A.

T. A. Laurence and B. A. Chromy, Nat. Methods 7, 338 (2010).
[Crossref]

Coda, S.

Coelho, S.

Coleman, T. F.

T. F. Coleman and Y. Y. Li, SIAM J. Optim. 6, 418 (1996).
[Crossref]

Demuth, H. B.

M. T. Hagan, H. B. Demuth, and M. H. Beale, Neural Network Design (PWS, 1996).

Devauges, V.

Dieleman, S.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Dunsby, C.

S. Coda, A. J. Thompson, G. T. Kennedy, K. L. Roche, L. Ayaru, D. S. Bansi, G. W. Stamp, A. V. Thillainayagam, P. M. French, and C. Dunsby, Biomed. Opt. Express 5, 515 (2014).
[Crossref]

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Dutton, N.

Dymoke-Bradshaw, A.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Elson, D. S.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Erdogan, A. T.

Field, R. M.

R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
[Crossref]

French, P. M.

French, P. M. W.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Funatsu, T.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Galletly, N.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Gota, C.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Graepel, T.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Grewe, D.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Guez, A.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Hagan, M. T.

M. T. Hagan, H. B. Demuth, and M. H. Beale, Neural Network Design (PWS, 1996).

Hahn, J.

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

Hall, P.

P. Hall and B. Selinger, J. Phys. Chem. 85, 2941 (1981).
[Crossref]

Hammersley, J. M.

J. M. Hammersley and D. C. Handscomb, Monte Carlo Methods (Wiley, 1964).

Handscomb, D. C.

J. M. Hammersley and D. C. Handscomb, Monte Carlo Methods (Wiley, 1964).

Harada, Y.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Hares, J.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Hassabis, D.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Haykin, S. S.

S. S. Haykin and S. S. Haykin, Neural Networks and Learning Machines (Prentice-Hall, 2009).

S. S. Haykin and S. S. Haykin, Neural Networks and Learning Machines (Prentice-Hall, 2009).

Heliot, L.

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Henderson, R.

Henderson, R. K.

S. P. Poland, A. T. Erdogan, N. Krstajić, J. Levitt, V. Devauges, R. J. Walker, D. D.-U. Li, S. M. Ameer-Beg, and R. K. Henderson, Opt. Express 24, 6899 (2016).
[Crossref]

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Huang, A.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Inada, N.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Intes, X.

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

Jiang, J.

J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
[Crossref]

Kalchbrenner, N.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Karmenyan, A.

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Kasischke, K. A.

Kavukcuoglu, K.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Kellett, P. A.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Kennedy, G. T.

Krstajic, N.

Lanctot, M.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Laurence, T. A.

T. A. Laurence and B. A. Chromy, Nat. Methods 7, 338 (2010).
[Crossref]

Leach, M.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Leray, A.

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Lever, M. J.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Levitt, J.

Li, D. D. U.

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Li, D. D.-U.

Li, D. U.

Li, Y. Y.

T. F. Coleman and Y. Y. Li, SIAM J. Optim. 6, 418 (1996).
[Crossref]

Lillicrap, T.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Maddison, C. J.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Matthews, D. R.

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

McGinty, J.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Mellit, A.

A. Mellit and A. M. Pavan, Solar Energy 84, 807 (2010).
[Crossref]

Monypenny, J.

Moor, B. L. R. D.

J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, and B. L. R. D. Moor, Artificial Neural Networks for Modelling and Control of Non-linear Systems (Kluwer Academic, 1996).

Munro, I.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Neil, M. A. A.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Ng, T.

Nham, J.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Nian, F. S.

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Okabe, K.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Omer, T.

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

Padilla-Parra, S.

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Panneershelvam, V.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Pavan, A. M.

A. Mellit and A. M. Pavan, Solar Energy 84, 807 (2010).
[Crossref]

Poland, S. P.

Press, W. H.

W. H. Press, Numerical Recipes in C: the Art of Scientific Computing (Cambridge University, 1992).

Rae, B.

Realov, S.

R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
[Crossref]

Ren, J.

J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
[Crossref]

Renshaw, D.

Requejo-Isidro, J.

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Richardson, J.

S. P. Poland, N. Krstajić, J. Monypenny, S. Coelho, D. Tyndall, R. J. Walker, V. Devauges, J. Richardson, N. Dutton, P. Barber, D. D.-U. Li, K. Suhling, T. Ng, R. Henderson, and S. Ameer-Beg, Biomed. Opt. Express 6, 277 (2015).
[Crossref]

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

D. U. Li, R. Walker, J. Richardson, B. Rae, A. Buts, D. Renshaw, and R. Henderson, J. Opt. Soc. Am. A 26, 804 (2009).
[Crossref]

Roche, K. L.

Roul, J.

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Sakadzic, S.

Schrittwieser, J.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Selinger, B.

P. Hall and B. Selinger, J. Phys. Chem. 85, 2941 (1981).
[Crossref]

Shepard, K. L.

R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
[Crossref]

Sifre, L.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Silver, D.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Squire, A.

P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
[Crossref]

Stamp, G. W.

S. Coda, A. J. Thompson, G. T. Kennedy, K. L. Roche, L. Ayaru, D. S. Bansi, G. W. Stamp, A. V. Thillainayagam, P. M. French, and C. Dunsby, Biomed. Opt. Express 5, 515 (2014).
[Crossref]

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Stoppa, D.

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Suhling, K.

Sutskever, I.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Suykens, J. A. K.

J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, and B. L. R. D. Moor, Artificial Neural Networks for Modelling and Control of Non-linear Systems (Kluwer Academic, 1996).

Thillainayagam, A. V.

Thompson, A. J.

Tramier, M.

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Trundle, P.

J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
[Crossref]

Tsai, J. W.

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Tyndall, D.

S. P. Poland, N. Krstajić, J. Monypenny, S. Coelho, D. Tyndall, R. J. Walker, V. Devauges, J. Richardson, N. Dutton, P. Barber, D. D.-U. Li, K. Suhling, T. Ng, R. Henderson, and S. Ameer-Beg, Biomed. Opt. Express 6, 277 (2015).
[Crossref]

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

Uchiyama, S.

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

van den Driessche, G.

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

Vandewalle, J.

J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, and B. L. R. D. Moor, Artificial Neural Networks for Modelling and Control of Non-linear Systems (Kluwer Academic, 1996).

Verveer, P. J.

P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
[Crossref]

Visitkul, V.

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

Walker, R.

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

D. U. Li, R. Walker, J. Richardson, B. Rae, A. Buts, D. Renshaw, and R. Henderson, J. Opt. Soc. Am. A 26, 804 (2009).
[Crossref]

Walker, R. J.

Wilt, N.

N. Wilt, The CUDA Handbook: a Comprehensive Guide to GPU Programming (Addison-Wesley, 2013).

Wu, W.

Yaseen, M. A.

Zhao, L.

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

Biomed. Opt. Express (3)

Biophys. J. (1)

P. J. Verveer, A. Squire, and P. I. Bastiaens, Biophys. J. 78, 2127 (2000).
[Crossref]

Comput. Med. Imaging Graph. (1)

J. Jiang, P. Trundle, and J. Ren, Comput. Med. Imaging Graph. 34, 617 (2010).
[Crossref]

IEEE J. Solid-State Circuits (1)

R. M. Field, S. Realov, and K. L. Shepard, IEEE J. Solid-State Circuits 49, 867 (2014).
[Crossref]

J. Biomed. Opt. (2)

D. D. U. Li, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, J. Richardson, D. Stoppa, E. Charbon, and R. K. Henderson, J. Biomed. Opt. 16, 096012 (2011).
[Crossref]

T. Omer, L. Zhao, X. Intes, and J. Hahn, J. Biomed. Opt. 19, 086023 (2014).
[Crossref]

J. Opt. Soc. Am. A (1)

J. Phys. Chem. (1)

P. Hall and B. Selinger, J. Phys. Chem. 85, 2941 (1981).
[Crossref]

Nat. Commun. (1)

K. Okabe, N. Inada, C. Gota, Y. Harada, T. Funatsu, and S. Uchiyama, Nat. Commun. 3, 705 (2012).
[Crossref]

Nat. Methods (1)

T. A. Laurence and B. A. Chromy, Nat. Methods 7, 338 (2010).
[Crossref]

Nature (1)

D. Silver, A. Huang, C. J. Maddison, A. Guez, L. Sifre, G. van den Driessche, J. Schrittwieser, I. Antonoglou, V. Panneershelvam, M. Lanctot, S. Dieleman, D. Grewe, J. Nham, N. Kalchbrenner, I. Sutskever, T. Lillicrap, M. Leach, K. Kavukcuoglu, T. Graepel, and D. Hassabis, Nature 529, 484 (2016).
[Crossref]

New J. Phys. (1)

D. S. Elson, I. Munro, J. Requejo-Isidro, J. McGinty, C. Dunsby, N. Galletly, G. W. Stamp, M. A. A. Neil, M. J. Lever, P. A. Kellett, A. Dymoke-Bradshaw, J. Hares, and P. M. W. French, New J. Phys. 6, 180 (2004).
[Crossref]

Opt. Express (1)

PLoS One (1)

A. Leray, S. Padilla-Parra, J. Roul, L. Heliot, and M. Tramier, PLoS One 8, e69335 (2013).
[Crossref]

Sci. Rep. (1)

S. Chakraborty, F. S. Nian, J. W. Tsai, A. Karmenyan, and A. Chiou, Sci. Rep. 6, 19145 (2016).
[Crossref]

Sensors (1)

D. D. U. Li, S. Ameer-Beg, J. Arlt, D. Tyndall, R. Walker, D. R. Matthews, V. Visitkul, J. Richardson, and R. K. Henderson, Sensors 12, 5650 (2012).
[Crossref]

SIAM J. Optim. (1)

T. F. Coleman and Y. Y. Li, SIAM J. Optim. 6, 418 (1996).
[Crossref]

Solar Energy (1)

A. Mellit and A. M. Pavan, Solar Energy 84, 807 (2010).
[Crossref]

Other (7)

J. A. K. Suykens, J. Vandewalle, and B. L. R. D. Moor, Artificial Neural Networks for Modelling and Control of Non-linear Systems (Kluwer Academic, 1996).

S. S. Haykin and S. S. Haykin, Neural Networks and Learning Machines (Prentice-Hall, 2009).

M. T. Hagan, H. B. Demuth, and M. H. Beale, Neural Network Design (PWS, 1996).

W. Becker, The Bh TCSPC Handbook (Becker & Hickl, 2015).

N. Wilt, The CUDA Handbook: a Comprehensive Guide to GPU Programming (Addison-Wesley, 2013).

J. M. Hammersley and D. C. Handscomb, Monte Carlo Methods (Wiley, 1964).

W. H. Press, Numerical Recipes in C: the Art of Scientific Computing (Cambridge University, 1992).

Cited By

OSA participates in Crossref's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (6)

Fig. 1.
Fig. 1. Principle of the ANN-based FLIM analysis.
Fig. 2.
Fig. 2. Architecture of the ANN used in this Letter. Inputs are the photon counts and outputs are the parameters K , f D , τ F , and τ D .
Fig. 3.
Fig. 3. Sample preparation for network training.
Fig. 4.
Fig. 4. Performances of ANN and LSM: F -value of (a)  τ F , (c)  f D , and (e)  τ D ; the bias of (b)  τ F , (d)  f D , and (f)  τ D .
Fig. 5.
Fig. 5. (a) Intensity image, (b) ANN and (c) LSM τ F images, (d) ANN and (e) LSM merged intensity and τ Average images.
Fig. 6.
Fig. 6. (a) Lifetime and (b)  f D histograms of the experimental data.

Equations (5)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

y k _ l = x = j = 0 m w k j x j y k _ s = 2 1 + exp ( 2 * x ) 1 = 2 1 + exp ( 2 * j = 0 m w k j x j ) 1 ,
Λ ( t ) = 0 t f ( t ) d t = A ( τ F f D exp ( t / τ F ) + τ D ( 1 f D ) exp ( t / τ D ) ) | 0 t ,
E N i = Λ ( i h ) Λ ( ( i 1 ) h ) = K [ τ F f D exp ( i h / τ F ) ( exp ( h / τ F ) 1 ) + τ D ( 1 f D ) exp ( i h / τ D ) ( exp ( h / τ D ) 1 ) ] ,
L = i = 1 m E N i N i exp ( E N i ) N i ! ,
F mse = 1 N 1 N [ w i ( α T i α O i ) 2 ] ,

Metrics