[發明專利]微納米尺度下光學圖像的無損清晰重構方法

有效

• 申請號: 201810137069.7
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108364274B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 魏陽杰;劉永俊;王義
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 21109 沈陽東大知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種微納米尺度下光學圖像的無損清晰重構方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：使用同一臺攝像機，在焦距、像距、數值孔徑固定時，采集第一幅圖像；在上述條件不變的情況下，再改變攝像機和物體之間的距離，距離變化的大小為Δs，采集第二幅目標圖像；

步驟2：以第一幅圖像為源圖像E₁(x，y)，其中，x，y分別代表成像平面的水平方向和垂直方向，第二幅圖像為目標圖像E₂(x，y)，第一幅圖像E₁(x，y)和第二幅圖像E₂(x，y)對應的清晰圖像為E₀(x，y)，計算從清晰圖像到目標圖像的光學能量傳播時間，具體方法為：

步驟2.1：建立各圖像中各像素的光學能量傳播方程組，如下式所示：

式中，t∈(0，∞)表示從E₀(x，y)開始的光學能量傳播時間，t₁表示從E₀(x，y)到E₁(x，y)的光學能量傳播時間，t₂表示從E₀(x，y)到E₂(x，y)的光學能量傳播時間，ε(x，y)表示像素點(x，y)的光學能量傳播系數，u(x，y，0)、u(x，y，t₁)和u(x，y，t₂)分別為清晰圖像E₀(x，y)、第一幅圖像E₁(x，y)和第二幅目標圖像E₂(x，y)所對應的重構擬合圖像，代表梯度算子，是微分算子；

步驟2.2：計算從第一幅圖像到第二幅圖像的光學能量傳播時間Δt＝t₂-t₁；

步驟2.3：設定時間變化步長τ，更新迭代n次以后的能量傳播時間t＝t₁+nτ，根據步驟2.2計算能量傳播時間為t時的圖像模糊程度變化值Δσ_t²；

步驟2.4：根據步驟2.3的Δσ_t²，計算傳播時間為t時的模糊圖像E_t(x，y)；

步驟2.5：計算第二幅圖像和傳播時間為t時的模糊圖像E_t(x，y)的全局能量差，若能量差大于能量閾值以步長τ更新每個像素的傳播時間，然后返回到步驟2.3繼續迭代；若能量差小于等于閾值，則迭代停止，得到從清晰圖像到第二幅目標圖像的光學能量傳播時間t₂；

步驟3：根據步驟2中的光學能量傳播方程組，得到清晰圖像E₀(x，y)；

步驟4：分別計算第二幅目標圖像E₂(x，y)和清晰圖像E₀(x，y)的平均梯度和圖像熵，來測量重構的清晰圖像的清晰程度，平均梯度越大，反映圖像對邊緣信息及紋理信息的表達能力越強，圖像熵表征圖像的平均信息量，圖像熵值越大，圖像的清晰度和精度越高。

2.根據權利要求1所述的微納米尺度下光學圖像的無損清晰重構方法，其特征在于：步驟2.2所述光學能量傳播時間Δt的計算公式如下所示：

式中，Δσ²表示光學能量傳播引起的圖像模糊程度變化；如果Δσ²＞0，則表示從第一幅圖像到第二幅圖像的光學能量傳播是光能量擴散過程，傳播系數為正數；如果Δσ²＜0，則表示從第一幅圖像到第二幅圖像的光學能量傳播是光能量匯聚過程，傳播系數為負數。

3.根據權利要求1所述的微納米尺度下光學圖像的無損清晰重構方法，其特征在于：步驟2.3所述能量傳播時間為t時的圖像模糊程度變化值Δσ_t²的計算公式如下所示：

4.根據權利要求1所述的微納米尺度下光學圖像的無損清晰重構方法，其特征在于：步驟2.4所述傳播時間為t時的模糊圖像E_t(x，y)的計算公式如下所示：

式中，x′，y′分別表示第一幅源圖像中的任一點的橫縱坐標。