[發(fā)明專利]利用自聚焦迭代算法消除物體與CCD間軸向距離誤差的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710754300.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN107655405B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬駿;張?zhí)煊?/a>;竇建泰;魏聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 32203 南京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種利用自聚焦迭代算法消除物體與CCD間軸向距離誤差的方法，步驟如下：根據(jù)菲涅爾衍射理論建立了軸向距離誤差模型，通過復(fù)原物體振幅的清晰度測(cè)量計(jì)算出軸向距離。即在疊層成像過程中，使用菲涅耳衍射積分將重建的圖像傳播到軸向距離不同的平面并計(jì)算每一平面處的Tamura系數(shù)即為清晰度評(píng)價(jià)指標(biāo)，Tamura系數(shù)為極大值點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生最清晰的復(fù)原圖像。將該處對(duì)應(yīng)的軸向距離用作下一次迭代的新軸向距離，重復(fù)該過程直到軸向距離收斂，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的軸向距離。本發(fā)明對(duì)于疊層成像過程中軸向距離誤差糾正結(jié)果好，運(yùn)算速度快，圖像復(fù)原分辨率高。可運(yùn)用于生物顯微、光學(xué)測(cè)試等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)算法領(lǐng)域，具體涉及一種利用自聚焦迭代算法消除物體與CCD間軸向距離誤差的方法。

背景技術(shù)

疊層成像技術(shù)(PIE)是一種克服傳統(tǒng)相干衍射成像技術(shù)(CDI)對(duì)復(fù)原樣品要求高，成像視場(chǎng)受限大，無法復(fù)原稍微復(fù)雜的樣品等缺點(diǎn)的無透鏡成像技術(shù)。疊層成像技術(shù)具有收斂速度快、視場(chǎng)大、可靠性高等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在可見光、X射線和電子束成像中獲得了成功并在高分辨成像領(lǐng)域產(chǎn)生較大的影響。由PIE改進(jìn)的ePIE可照明光和物體的分布函數(shù)都未知的情況下，僅用物體的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射斑同時(shí)重建物體和照明光的分布，提高了重建像精度。然而在PIE和ePIE的復(fù)原過程中，物平面到記錄平面的軸向距離難以精確測(cè)量，軸向距離誤差會(huì)導(dǎo)致復(fù)原圖像的模糊和變形，因此校正軸向距離誤差對(duì)于提高復(fù)原圖像的分辨率具有關(guān)鍵意義。

基于圖像質(zhì)量的模擬退火算法和自適應(yīng)系統(tǒng)校正方法可以用于校正PIE和ePIE軸向距離誤差，并獲得最佳重建，但這些方法較為復(fù)雜，處理時(shí)間長(zhǎng)。通過改變探針面積，旋轉(zhuǎn)照明相位成像和單次拍攝PIE進(jìn)行定位的方法在校正軸向距離誤差的過程中會(huì)使重構(gòu)圖像模糊并降低其分辨率。

CN 106324853 A提出了《一種可見光域雙物距疊層成像方法》，通過雙物距相位復(fù)原算法，在物面和記錄面同時(shí)添加約束條件，使得成像收斂速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)疊層成像。然而并沒有解決軸向距離對(duì)重構(gòu)圖像的影響問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用自聚焦迭代算法消除物體與CCD間軸向距離誤差的方法，糾正結(jié)果好、運(yùn)算速度快、圖像復(fù)原分辨率高。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種利用自聚焦迭代算法消除物體與CCD間軸向距離誤差的方法，包括以下步驟：

步驟一、構(gòu)建疊層成像光路模型：

共光軸依次設(shè)置氦氖激光器、可變光闌、透鏡、待測(cè)物和CCD，氦氖激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由可變光闌調(diào)節(jié)光斑大小，經(jīng)可變光闌后的光由透鏡匯聚成發(fā)散球面波，即照明光，照射到待測(cè)物表面，待測(cè)物由夾持器與轉(zhuǎn)接件固定在二維電動(dòng)位移臺(tái)上，通過二維電動(dòng)位移臺(tái)實(shí)現(xiàn)待測(cè)物重疊掃描位移；透射過待測(cè)物的光場(chǎng)經(jīng)過衍射傳輸后形成相干衍射圖，CCD被固定在待測(cè)物后方接收衍射圖。

步驟二、對(duì)照明光函數(shù)P_i(x，y)和待測(cè)物函數(shù)O_i(x，y)進(jìn)行初始猜測(cè)，并將未校正的初始軸向距離設(shè)為初始值d。

步驟三、在軸向距離為初始值d下，對(duì)照明光函數(shù)P_i(x，y)和待測(cè)物函數(shù)O_i(x，y)經(jīng)疊層成像算法進(jìn)行復(fù)原，得到復(fù)原后的照明光函數(shù)P_r(x，y)和復(fù)原后的待測(cè)物函數(shù)O_r(x，y)。