[發(fā)明專利]衍射距離校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)和圖像重建方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910659780.3
• 申請(qǐng)日: 2019-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN110308117B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬銳;楊棟宇;于韜;祝玉鵬;孫鑫凱;陶冶;張書源;史祎詩(shī)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/47
• 分類號(hào): G01N21/47;G01N21/27
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

1.一種衍射距離的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述校準(zhǔn)方法包括：

獲取樣品的衍射圖強(qiáng)度、衍射距離計(jì)算值、校準(zhǔn)步長(zhǎng)和衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度；

對(duì)所述衍射圖強(qiáng)度施加隨機(jī)相位約束，獲得衍射圖復(fù)振幅分布；

根據(jù)衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度和校準(zhǔn)步長(zhǎng)確定校準(zhǔn)總步數(shù)；

根據(jù)所述衍射圖復(fù)振幅分布確定每一步校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的振幅分布圖；

計(jì)算各所述振幅分布圖的圖像熵；

根據(jù)各所述圖像熵的大小對(duì)所述衍射距離計(jì)算值進(jìn)行校準(zhǔn)；

所述根據(jù)各所述圖像熵的大小對(duì)所述衍射距離計(jì)算值進(jìn)行校準(zhǔn)，具體包括：

對(duì)各所述圖像熵進(jìn)行排序，篩選出最大的圖像熵；

將圖像熵最大的振幅分布圖對(duì)應(yīng)的衍射距離作為校準(zhǔn)后的衍射距離，校準(zhǔn)后的衍射距離為其中，d表示校準(zhǔn)后的衍射距離，n^*表示圖像熵最大的振幅分布圖對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)步數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述對(duì)所述衍射圖強(qiáng)度施加隨機(jī)相位約束，獲得衍射圖復(fù)振幅分布，具體包括：

根據(jù)公式：對(duì)所述衍射圖強(qiáng)度施加隨機(jī)相位約束，獲得衍射圖復(fù)振幅分布；其中，ψ(X,Y)_M,N表示復(fù)振幅，I(X,Y)_M,N表示衍射圖強(qiáng)度，exp[i2πφ_M,N(X,Y)]表示隨機(jī)相位函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述根據(jù)衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度和校準(zhǔn)步長(zhǎng)確定校準(zhǔn)總步數(shù)，具體包括：

根據(jù)公式：確定校準(zhǔn)總步數(shù)；其中，L表示總步數(shù)，D表示衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度，Δd表示校準(zhǔn)步長(zhǎng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述衍射圖復(fù)振幅分布確定每一步校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的振幅分布圖，具體包括：

將所述衍射圖復(fù)振幅分布逆衍射到樣品平面，獲得每一步校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的樣品平面復(fù)振幅分布；

對(duì)各所述樣品平面復(fù)振幅分布進(jìn)行取模運(yùn)算，獲得每一步校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的振幅分布圖。

5.一種衍射距離的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)包括：

參數(shù)獲取模塊，用于獲取樣品的衍射圖強(qiáng)度、衍射距離計(jì)算值、校準(zhǔn)步長(zhǎng)和衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度；

相位約束模塊，用于對(duì)所述衍射圖強(qiáng)度施加隨機(jī)相位約束，獲得衍射圖復(fù)振幅分布；

校準(zhǔn)步數(shù)確定模塊，用于根據(jù)衍射距離區(qū)間長(zhǎng)度和校準(zhǔn)步長(zhǎng)確定校準(zhǔn)總步數(shù)；

振幅分布圖確定模塊，用于根據(jù)所述衍射圖復(fù)振幅分布確定每一步校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的振幅分布圖；

圖像熵計(jì)算模塊，用于計(jì)算各所述振幅分布圖的圖像熵；

校準(zhǔn)模塊，用于根據(jù)各所述圖像熵的大小對(duì)所述衍射距離計(jì)算值進(jìn)行校準(zhǔn)；

所述校準(zhǔn)模塊，具體包括：

最大圖像熵子模塊，用于對(duì)各所述圖像熵進(jìn)行排序，篩選出最大的圖像熵；

校準(zhǔn)子模塊，用于將圖像熵最大的振幅分布圖對(duì)應(yīng)的衍射距離作為校準(zhǔn)后的衍射距離，校準(zhǔn)后的衍射距離為其中，d表示校準(zhǔn)后的衍射距離，n^*表示圖像熵最大的振幅分布圖對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)步數(shù)。

6.一種圖像重建方法，其特征在于，所述圖像重建方法包括：

采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)方法對(duì)疊層顯微成像裝置的衍射距離計(jì)算值進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得校準(zhǔn)衍射距離；

根據(jù)所述校準(zhǔn)衍射距離，采用疊層重建成像方法對(duì)成像目標(biāo)進(jìn)行圖像重建。

7.一種圖像重建系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像重建系統(tǒng)包括：

衍射距離校準(zhǔn)模塊，用于采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)方法對(duì)疊層顯微成像裝置的衍射距離計(jì)算值進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得校準(zhǔn)衍射距離；

成像模塊，用于根據(jù)所述校準(zhǔn)衍射距離，采用疊層重建成像方法對(duì)成像目標(biāo)進(jìn)行圖像重建。