[發明專利]衍射距離校準方法及系統和圖像重建方法及系統

有效

• 申請號: 201910659780.3
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110308117B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 馬銳;楊棟宇;于韜;祝玉鵬;孫鑫凱;陶冶;張書源;史祎詩
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/27
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明公開一種衍射距離校準方法及系統和圖像重建方法及系統。本發明提供的校準方法及系統，利用圖像熵的方法評價相干衍射計算中重建圖像的收斂性，并在校準衍射距離時通過隨機相位約束來增加利用圖像熵評價衍射圖收斂性的準確度，因此能夠精準確定衍射距離。根據校準后的精確衍射距離，應用疊層顯微成像方法進行圖像重建時，輸入的衍射距離是無偏參數，能夠極大地增強重建算法的收斂性和唯一解的約束，因此，能夠顯著提高疊層顯微成像重建的圖像分辨率，從而提高成像質量。

技術領域

本發明涉及相干衍射成像領域，特別是涉及一種衍射距離校準方法及系統和圖像重建方法及系統。

背景技術

在相干衍射成像領域中，衍射參數的準確與否會直接影響重建圖像的質量。疊層顯微成像作為相干衍射成像的一個重要分支，其衍射距離的校準精度也同樣關系著振幅和相位的重建結果，從而會影響重建圖像的質量。但是，現有的疊層顯微成像裝置都是根據小孔與樣品的間距及樣品與探測器的間距確定衍射距離，沒有考慮成像環境對衍射距離的影響，極大地影響了疊層顯微成像裝置的成像質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種衍射距離校準方法及系統和一陣圖像重建方法及系統，能夠顯著提高疊層顯微成像重建的圖像分辨率，從而提高成像質量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種衍射距離的校準方法，所述校準方法包括：

獲取樣品的衍射圖強度、衍射距離計算值、校準步長和衍射距離區間長度；

對所述衍射圖強度施加隨機相位約束，獲得衍射圖復振幅分布；

根據衍射距離區間長度和校準步長確定校準總步數；

根據所述衍射圖復振幅分布確定每一步校準對應的振幅分布圖；

計算各所述振幅分布圖的圖像熵；

根據各所述圖像熵的大小對所述衍射距離計算值進行校準。

可選的，所述對所述衍射圖強度施加隨機相位約束，獲得衍射圖復振幅分布，具體包括：

根據公式：對所述衍射圖強度施加隨機相位約束，獲得衍射圖復振幅分布；其中，ψ(X,Y)_M,N表示復振幅，I(X,Y)_M,N表示衍射圖強度，exp[i2πφ_M,N(X,Y)]表示隨機相位函數。

可選的，所述根據衍射距離區間長度和校準步長確定校準總步數，具體包括：

根據公式：確定校準總步數；其中，L表示總步數，D表示衍射距離區間長度，Δd表示校準步長。

可選的，所述根據所述衍射圖復振幅分布確定每一步校準對應的振幅分布圖，具體包括：

將所述衍射圖復振幅分布逆衍射到樣品平面，獲得每一步校準對應的樣品平面復振幅分布；

對各所述樣品平面復振幅分布進行取模運算，獲得每一步校準對應的振幅分布圖。

可選的，所述根據各所述圖像熵的大小對所述衍射距離計算值進行校準，具體包括：

對各所述圖像熵進行排序，篩選出最大的圖像熵；

將圖像熵最大的振幅分布圖對應的衍射距離作為校準后的衍射距離，校準后的衍射距離為其中，d表示校準后的衍射距離，n^*表示圖像熵最大的振幅分布圖對應的校準步數。

一種衍射距離的校準系統，所述校準系統包括：

參數獲取模塊，用于獲取樣品的衍射圖強度、衍射距離計算值、校準步長和衍射距離區間長度；