[發明專利]一種基于傅里葉功率譜探測的單像素相位成像方法

在審

• 申請號: 201710558647.X
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN109211790A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 周文遠;史秋帥;惠王偉;田建國
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于傅里葉功率譜探測的單像素相位成像方法，包括以下幾個部分：

①測量矩陣，所述測量矩陣為部分隨機哈達瑪矩陣，要求其對中央頻譜以及對角線頻譜具有較完整的測量效果，對于一個M行N列的哈達瑪矩陣(M＜＜N)，R＝M/N是其所對應的采樣率。

②以LED陣列(1)作為照明光源，所述LED陣列(1)的核心功能在于提供多角度的照明，并方便計算機編程控制；所述LED陣列(1)通過輸入所述哈達瑪矩陣進行發光控制；第一次測量要求使所述LED陣列(1)的全部陣點發光，這樣的一次對樣本(3)的照明操作將給出一個預測量信號。

③以非對稱蒙版，對樣本進行遮罩，由于相位恢復的求解過程并不一定能夠收斂到全局最優解上，同時由于頻譜相位的缺失、頻譜本身擁有一定程度的對稱性，導致相位恢復過程會收斂到完全不同的方向，發生重影干擾。所述非對稱蒙版的作用就是消除對稱性所造成的收斂方向差異，使得收斂過程向著單一的方向進行，排除重影干擾。

④利用傅里葉透鏡(4)將透過樣本(3)的光場進行傅里葉變換，頻譜面(5)的中心由單個光信號探測器(6)測量獲得復合的功率值信號，根據Fourier ptychography理論，所述LED陣列(1)的每一個陣點所發出的光，在所述傅里葉透鏡(4)的作用下，可以使得所述頻譜面(5)上的頻譜發生位移。所述哈達瑪矩陣編碼控制的照明，可以使得不同頻移后的頻譜綜合到一起，在所述頻譜面(5)中心合成一個強度值。被所述單個光信號探測器(6)探測到，形成信號，所述信號是由不同頻移后的中心值直接線性疊加而成。

⑤利用頻域壓縮感知相位恢復聯合算法恢復樣本的相位信息，所述聯合算法要求輸入對于所述非對稱蒙版的先驗性測量結果、在第一次測量全亮條件下的所述預測量值、所述測量信號序列，可以輸出目標相位物體的相位圖像。

2.根據權利要求1所述的基于傅里葉功率譜探測的單像素相位成像方法，其特征在于，所述非對稱蒙版是等腰直角三角形蒙版，中間透光，周圍不透光。

3.根據權利要求1所述的基于傅里葉功率譜探測的單像素相位成像方法，其特征在于，所述非對稱蒙版的先驗性測量結果，是對所述非對稱蒙版直接成像所得。

4.根據權利要求1所述的基于傅里葉功率譜探測的單像素相位成像方法，其特征在于，所述頻域壓縮感知與相位恢復聯合算法使用壓縮感知算法重建功率譜，由相位恢復算法，引入所述非對稱蒙版的預成像結果，恢復原始相位圖像。