[發明專利]一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法

有效

• 申請號: 201910161694.X
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109884056B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 倪赫;鄒麗敏;李博;尹哲;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

1.一種基于優化結構探測函數的顯微成像方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、在掃描顯微成像系統中，將掃描標準樣品采樣點得到的探測光斑光強分布與隨機生成的結構探測函數相乘，得到一個新的圖像；

步驟二、將步驟一中得到的圖像中的每個像素的灰度值求和后得到灰度和值；

步驟三、重復步驟一和步驟二求得標準樣品所有采樣點的灰度和值；

步驟四、將步驟三中標準樣品所有采樣點的數值歸一化至0—255區間內，作為重構圖像對應采樣點的光強灰度值，得到重構圖像；

步驟五、將重構圖像與標準樣品逐點比較獲得每一像素點的灰度值誤差；

步驟六、將步驟五中重構圖像每一像素點的誤差的平方作為基準誤差，將基準誤差求和作為在當前結構探測函數下的誤差，將當前結構探測函數下的誤差進行反向傳遞至步驟一中結構探測函數部分，調整結構探測函數；

步驟七、通過步驟一至步驟六進行迭代訓練，得到最優結構探測函數；然后將最優結構探測函數帶入步驟一中替換隨機生成的結構探測函數，并經過步驟二、步驟三和步驟四得到重構圖像，即超分辨圖像；

所述步驟一中，假設在掃描顯微成像系統中，光斑的圖像采集區域為m行n列的像素區域，標準樣品在顯微成像過程中，掃描顯微成像系統實現對標準樣品的U×V個點的采樣；在采樣點ij處獲得的探測光斑圖像的光強分布為S^ij，在m×n的像素區域中，第x行y列的像素的光強為該像素所對應的結構探測函數為m_xy，探測光斑的光強分布與結構探測函數相乘后再求和可得重構圖像在采樣點ij處的光強image_ij，圖像的重構為：

image_ij為重構圖像在采樣點ij處的光強灰度值，1≤x≤m,1≤y≤n；

所述步驟六中，重構圖像與標準樣品在采樣點ij處的基準誤差error_ij為：

object_ij為標準樣品在采樣點ij處的光強灰度值的真值，error_ij是重構圖像與標準樣品在采樣點ij處的基準誤差；

所述步驟六中，在標準樣品U×V的采樣區域，當前結構探測函數下的誤差Error為：

1≤i≤U,1≤j≤V；

所述步驟六中，將求得的總誤差Error反向傳遞至結構探測函數，據此調整結構探測函數總誤差Error對當前結構探測函數的梯度，即結構探測函數的調整量為：

調整后的結構探測函數為；

其中為第t次調整時坐標點x,y處的像素點采用的結構探測函數，為第t次調整后坐標點x,y處的像素點的結構探測函數，r是用來控制調整幅度大小的正整數比例因子。