[發明專利]基于光場信息去除光學像差的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010099885.0
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111402127B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 戴瓊海;張億;季向陽;吳嘉敏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/70;G06T17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

1.一種基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，獲取熒光樣本的光場圖像，將所述光場圖像重排得到所述熒光樣本不同角度下的子孔徑圖像；

S2，計算各個子孔徑圖像相對于中心孔徑圖像的位移量，根據計算出的位移量得到一張位移圖，根據所述位移圖計算相應頻域面上的相位并得到相位圖；

S3，對所述相位圖進行處理得到正確相位圖，將所述正確相位圖加入點擴散函數的仿真中，得到新的子孔徑點擴散函數，根據所述新的子孔徑點擴散函數解得所述熒光樣本正確的三維信息，其中，所述對所述相位圖進行處理得到正確相位圖，包括：對求得的相位進行澤尼克多項式擬合，得到各階多項式的系數，再由所述系數計算大小合適的所述相位圖，計算比例系數，將所述比例系數與所述相位圖相乘，得到所述正確相位圖；其中，所述比例系數為通過光路參數計算得出或通過仿真算出。

2.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，所述S1包括：利用光場系統獲取所述熒光樣本的光場圖像，根據預設需求將所述光場圖像進行重排，得到多個子孔徑圖像，所述多個子孔徑圖像分別含有所述熒光樣本不同角度的信息。

3.根據權利要求2所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，所述光場系統包括：點光源、多個透鏡、微透鏡陣列和圖像傳感器，所述點光源包括所述熒光樣本，所述圖像傳感器放置于所述微透鏡陣列的后焦面上，采集的所述光場圖像為4D信息包含二維空間信息和二維角度信息。

4.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，在對所述光場圖像重排之前還包括：對所述光場圖像進行插值，增加所述光場圖像的像素個數。

5.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，所述計算各個子孔徑圖像相對于中心孔徑圖像的位移量，包括：計算各子孔徑圖像與中間孔徑圖像的互相關函數，找到所述互相關函數最大值對應的坐標，再算出各相應位移量。

6.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，還包括：對所述位移圖進行擴充。

7.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，根據所述位移圖計算相應頻域面上的相位為：

其中，(u,v)為要計算相位的子孔徑塊坐標，p_i是位移圖中所選取路徑中的點，按照路徑經過順序排列，p_iu和p_iv分別是p_i點對應的坐標，(dx,dy)_i是pi點對應的位移量。

8.根據權利要求1所述的基于光場信息去除光學像差的方法，其特征在于，所述根據所述新的子孔徑點擴散函數解得所述熒光樣本正確的三維信息的方法包括RL算法和極大似然方法。

9.一種基于光場信息去除光學像差的裝置，其特征在于，包括：

重排模塊，用于獲取熒光樣本的光場圖像，將所述光場圖像重排得到所述熒光樣本不同角度下的子孔徑圖像；

計算模塊，用于計算各個子孔徑圖像相對于中心孔徑圖像的位移量，根據計算出的位移量得到一張位移圖，根據所述位移圖計算相應頻域面上的相位并得到相位圖；

去除模塊，用于對所述相位圖進行處理得到正確相位圖，將所述正確相位圖加入點擴散函數的仿真中，得到新的子孔徑點擴散函數，根據所述新的子孔徑點擴散函數解得所述熒光樣本正確的三維信息，其中，所述對所述相位圖進行處理得到正確相位圖，包括：對求得的相位進行澤尼克多項式擬合，得到各階多項式的系數，再由所述系數計算大小合適的所述相位圖，計算比例系數，將所述比例系數與所述相位圖相乘，得到所述正確相位圖；其中，所述比例系數為通過光路參數計算得出或通過仿真算出。