[發明專利]基于矩陣分解的無透鏡全息顯微散斑噪聲去除方法及裝置

有效

• 申請號: 201810368143.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108562541B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 曹汛;華夏;黃燁;楊程;閆鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G03H1/04;G03H1/32
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

1.基于矩陣分解的無透鏡全息顯微散斑噪聲去除方法，其特征在于，步驟如下：

S1：關閉光源，采集暗場圖像；

S2：打開光源，采集光源均勻照射下的明場圖像；

S3：在傳感器上方放置含有微粒的溶液樣本，保證樣本到傳感器距離遠小于樣本到光源的距離；打開光源，采集樣本的全息圖像序列；

S4：對需要計算的任意一張全息圖像進行平場校正；

S5：對校正之后的全息圖像采用矩陣分解算法進行噪聲分離，將其分解成微粒的全息圖和背景噪聲兩部分；進行噪聲分離的具體方法為：

首先，使用采集到的全息圖像序列建立數據矩陣D，其中每一列y_i對應一幀觀測樣本，將該 矩陣分解為

D＝A+E

其中A為低秩矩陣，對應為包含散斑噪聲和內反射噪聲干涉的條紋干擾信號的背景圖像；E為稀疏矩陣，對應為期望的全息圖像；

然后，采用核范數和L1范數分別約束低秩矩陣A和稀疏矩陣E求解該問題，目標函數如下所示：

s.t.D＝A+E

全息圖像E中每一列即對應于一幀去除掉了散斑噪聲和內反射噪聲干涉的條紋干擾信號的全息圖像；

S6：根據需要，對微粒的全息圖進行更進一步圖像分析處理工作。

2.根據權利要求1所述的基于矩陣分解的無透鏡全息顯微散斑噪聲去除方法，其特征在于，步驟S4中，平場校正的具體方法為：將步驟S1中采集的暗場圖像表示為I_d，將步驟S2中采集的明場圖像表示為I₀，將步驟S3中采集的全息圖像序列中需要計算的任意一張全息圖像表示為I，對圖像I進行平場校正后的圖像Ic表示為：

3.實現如權利要求1所述的 基于矩陣分解的無透鏡全息顯微散斑噪聲去除方法的裝置，其特征在于，包括相干光源、圖像傳感器和計算機，所述相干光源照射范圍覆蓋整個圖像傳感器平面，樣本放置于圖像傳感器平面的上方，且樣本與相干光源的距離遠大于樣本與圖像傳感器平面的距離；所述相干光源發射線極化的激光束入射到樣本平面，樣本散射入射光，在所述圖像傳感器平面入射光與散射光發生干涉，所述圖像傳感器記錄到干涉圖案即全息圖像，所述計算機對全息圖像進行平場校正和噪聲分離。