[發明專利]一種橫向束流截面超分辨率重建方法

有效

• 申請號: 202010438573.8
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111652803B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 唐雷雷;周澤然;孫葆根;劉功發
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發明公開了一種橫向束流截面超分辨率重建方法，該方法包括：制作所述高分辨率橫向束流截面圖像與對應低分辨率橫向束流截面圖像的訓練數據集；構建生成對抗網絡模型，包括生成器網絡和判別器網絡，所述生成器網絡后端加入像素重組模塊；用預處理后的訓練數據集訓練所述生成對抗網絡模型，訓練收斂時得到訓練好的生成對抗網絡模型；將獲取的低分辨率橫向束流截面圖像進行預處理，然后輸入到所述訓練好的生成對抗網絡模型的生成器網絡得到超分辨率重建后的高分辨率橫向束流截面圖像。本發明解決了橫向束流截面的測量受到光學成像系統點擴散函數影響及成像傳感器像元尺寸限制，導致分辨率低，尺寸測量不精確的問題，該方法可靠性高，研發成本低，實用性強。

技術領域

本發明涉及同步輻射光源束流診斷技術領域，尤其涉及一種橫向束流截面的超分辨率重建的方法。

背景技術

橫向束流截面為同步輻射光源的重要參數，通過測量橫向束流截面及尺寸可以間接得到同步輻射光源的發射度參數，該參數是表征光源性能的核心要素。此外在同步輻射光源上，由于橫向束流截面直觀反映束流橫向分布特征，因此橫向束流截面的測量還可以用于監測束流軌道及束流不穩定性，可以作為逐束團反饋系統及軌道反饋系統調試的重要參照依據。下一代先進同步輻射光源如基于衍射極限儲存環的同步輻射光源，橫向完全相干需要儲存環中的束流具有極低的發射度，其橫向束流尺寸為微米量級，需要具有超高空間分辨率測量能力的技術才能實現如此微小的橫向束流截面及尺寸的精確測量,因此橫向束流截面的測量是一項非常重要又極具挑戰性的任務。

當前，基于同步輻射光成像的已有橫向束流截面測量方法由于受到成像系統點擴散函數及成像傳感器像元尺寸限制的影響，導致橫向束流截面的測量分辨率受限，橫向束流尺寸測量的精度無法滿足實際需求。由于基于同步輻射光的橫向束流截面圖像的失真模型可以通過建模得到，因此可以通過圖像處理的手段對橫向束流截面圖像進行超分辨率重建，從而使得橫向束流截面的測量突破光學分辨率及幾何分辨率限制。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，本發明提供一種橫向束流截面的超分辨率重建方法。本發明通過以下技術方案實現：

一種橫向束流截面超分辨重建方法，包括以下步驟：

步驟S101、制作橫向束流截面超分辨率重建訓練數據集；

步驟S102、構建生成對抗網絡模型，包括生成器網絡及判別器網絡，所述生成器網絡末端加入像素重組模塊；

步驟S103、對所述訓練數據集進行預處理,利用所述預處理后的訓練數據集訓練所述生成對抗網絡模型，訓練收斂時得到訓練好的生成對抗網絡模型；

步驟S104、獲取待處理的低分辨率橫向束流截面圖像；

步驟S105、對所述待處理的低分辨率橫向束流截面圖像進行預處理；

步驟S106、將所述預處理后的低分辨率橫向束流截面圖像輸入到訓練好的生成器網絡，經所述生成器網絡超分辨重建后輸出高分辨率橫向束流截面圖像；

作為優選的，步驟S101具體為：

1a、仿真得到高分辨率橫向束流截面圖像；

2a、將所述高分辨率橫向束流截面圖像與成像系統點擴散函數進行卷積運算，然后進行下采樣得到低分辨率橫向束流截面圖像；

3a、由一系列高分辨率橫向束流截面圖像與對應的低分辨率橫向束流截面圖像構成訓練數據集；

進一步的，步驟2a中得到所述低分辨率橫向束流截面圖像的計算方法為：

I^LR＝D_r(I^HR*F)