[發(fā)明專(zhuān)利]基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)及重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910271728.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110020988B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧國(guó)梁;蘇高照;閆鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T3/40
• 分類(lèi)號(hào): G06T3/40
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上連接有觀測(cè)物；

圖像采集裝置，所述圖像采集裝置安裝在顯微鏡的目鏡上，顯微鏡的物鏡位于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的正上方且可觀測(cè)到觀測(cè)物；

信號(hào)處理裝置，所述信號(hào)處理裝置被配置為：

向微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)傳送位置指令，控制微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)觀測(cè)物運(yùn)動(dòng)到指定位置；當(dāng)觀測(cè)物到達(dá)指定位置后，向圖像采集裝置發(fā)送圖像采集指令，接收?qǐng)D像采集裝置發(fā)送的觀測(cè)物序列圖像；

選擇觀測(cè)物序列圖像中的第一幅作為參考圖像并將其放大至和重構(gòu)后圖像相同的尺寸；其中，觀測(cè)物序列圖像中的分辨率為第一分辨率；重構(gòu)后圖像的分辨率為第二分辨率，第二分辨率大于第一分辨率；

建立從第二分辨率到第一分辨率的圖像退化模型；

根據(jù)圖像退化模型和與其它圖像的運(yùn)動(dòng)信息，將參考圖像退化為和其它序列圖像具有相同亞像素運(yùn)動(dòng)信息的第三分辨率圖像，再將其和圖像采集裝置采集得到的第一分辨率圖像進(jìn)行對(duì)比，將它們之間的灰度誤差作為輸入量用以修正參考圖像，直到分辨率誤差小于設(shè)定值為止。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上表面與觀測(cè)物之間設(shè)有鍍金薄膜，所述鍍金薄膜作為觀測(cè)物的背景。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述顯微鏡和微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)均封閉在密閉空間內(nèi)，從而減少空氣中顆粒物對(duì)參照物造成的污染。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)內(nèi)置位移傳感器，所述位移傳感器用于采集觀測(cè)物的運(yùn)動(dòng)信息并傳送至信號(hào)處理裝置。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理裝置，包括計(jì)算機(jī)終端和控制器，所述計(jì)算機(jī)終端，用于發(fā)送圖像采集指令至圖像采集裝置；以及發(fā)送位置指令至控制器，由控制器控制微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)觀測(cè)物運(yùn)動(dòng)到指定位置。

6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于，包括：

接收觀測(cè)物序列圖像；

選擇觀測(cè)物序列圖像中的第一幅作為參考圖像并將其放大至和重構(gòu)后圖像相同的尺寸；其中，觀測(cè)物序列圖像中的分辨率為第一分辨率；重構(gòu)后圖像的分辨率為第二分辨率，第二分辨率大于第一分辨率；

建立從第二分辨率到第一分辨率的圖像退化模型；

根據(jù)圖像退化模型和與其它圖像的運(yùn)動(dòng)信息，將參考圖像退化為和其它序列圖像具有相同亞像素運(yùn)動(dòng)信息的第三分辨率圖像，再將其和圖像采集裝置采集得到的第一分辨率圖像進(jìn)行對(duì)比，將它們之間的灰度誤差作為輸入量用以修正參考圖像，直到分辨率誤差小于設(shè)定值為止。

7.如權(quán)利要求6所述的基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于，圖像退化模型和與其它圖像的運(yùn)動(dòng)信息從微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)內(nèi)置的位移傳感器中讀取。

8.如權(quán)利要求6所述的基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于，灰度誤差的計(jì)算過(guò)程為：

由兩幅圖像對(duì)應(yīng)位置的灰度值相減，得到的一個(gè)灰度差數(shù)組；

求灰度差數(shù)組的均方根值，作為兩幅圖像的灰度誤差。

9.如權(quán)利要求6所述的基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于，運(yùn)用雙線性插值方法將參考圖像放大至和重構(gòu)后圖像相同的尺寸。

10.如權(quán)利要求6所述的基于微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的超分辨率重構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于，接收觀測(cè)物序列圖像的過(guò)程為：

步驟(1)：將圖像采集裝置傳送來(lái)的前一幀圖像作為參考幀；

步驟(2)：計(jì)算參考幀圖像中各個(gè)方向的梯度，選擇梯度最大的一個(gè)方向且設(shè)為j方向，該方向的梯度記為G_j，其中j表示梯度方向；

步驟(3)：驅(qū)動(dòng)微納運(yùn)動(dòng)平臺(tái)朝著圖像梯度最大的方向運(yùn)動(dòng)預(yù)設(shè)亞像素尺度的長(zhǎng)度；

步驟(4)：實(shí)時(shí)接收?qǐng)D像，并且計(jì)算當(dāng)前實(shí)時(shí)接收的圖像在j方向上的梯度G′_j；

步驟(5)：比較G_j和G′_j的大小，如果G′_j小于或者等于G_j，存儲(chǔ)當(dāng)前幀圖像且作為參考幀并返回步驟(2)；否則返回步驟(3)。