[發(fā)明專利]自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010549873.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN111920376B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何益;陳一巍;陳浩;高峰;邢利娜;孔文;史國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): A61B3/12
• 分類號(hào): A61B3/12;A61B3/14
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 孔凡玲

1.一種自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正方法，自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像中，雙軸掃描包括X、Y方向，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1：將雙軸掃描的整個(gè)非等暈區(qū)成像視場(chǎng)，根據(jù)掃描軌跡分為多個(gè)子區(qū)域：子區(qū)域11、子區(qū)域12、……、子區(qū)域1N、子區(qū)域21、子區(qū)域22、……、子區(qū)域MN，其中，每個(gè)子區(qū)域在X、Y掃描方向上的視場(chǎng)大小均不超過(guò)2°，所有子區(qū)域均滿足等暈區(qū)原則，M、N為正整數(shù)；

步驟S2：每個(gè)等暈區(qū)子區(qū)域的像差依次經(jīng)波前傳感器測(cè)量，并依次反饋控制波前校正器，依次完成對(duì)每個(gè)等暈區(qū)子區(qū)域像差的閉環(huán)校正；

步驟S3：由波前傳感器測(cè)量的每個(gè)子區(qū)域的波前像差換算得到每個(gè)子區(qū)域的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)：PSF，將每個(gè)子區(qū)域的PSF作為每個(gè)子區(qū)域成像圖像的PSF初始值與約束條件，然后通過(guò)維納濾波分別完成每個(gè)子區(qū)域成像圖像的解卷積處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)子區(qū)域成像圖像殘余像差的補(bǔ)充校正；

步驟S4：當(dāng)完成所有子區(qū)域成像圖像的解卷積校正后，通過(guò)圖像拼接，即可得到M×N個(gè)子區(qū)域之和的寬視場(chǎng)非等暈像差完全校正后的成像圖像；

所述步驟S3具體為：

S3-1：由波前傳感器測(cè)量的每個(gè)子區(qū)域波前W_i,j(ξ,η),1≤i≤M,1≤j≤N，計(jì)算得到每個(gè)子區(qū)域的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF：h_i,j(x,y),1≤i≤M,1≤j≤N，其中，

式中P_i,j(ξ,η)為波前傳感器的子透鏡光瞳函數(shù)，f為子透鏡焦距，k為波數(shù)常數(shù)；

S3-2：將每個(gè)子區(qū)域的PSF作為每個(gè)子區(qū)域成像圖像的PSF初始值與約束條件，然后通過(guò)以下增量維納濾波迭代公式分別完成該子區(qū)域成像圖像的解卷積處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)子區(qū)域成像圖像殘余像差的補(bǔ)充校正，

S(u,v)＝Y(jié)(u,v)-X_i,j(u,v)H_i,j(u,v)；

其中，*表示復(fù)數(shù)共軛操作符，i和j表示每個(gè)子區(qū)域的序號(hào)，Y_i,j(u,v)為該子區(qū)域成像圖像的傅里葉變換，和分別表示該子區(qū)域成像圖像在當(dāng)前及上一次解卷積處理迭代的傅里葉變換，和分別表示該子區(qū)域PSF估計(jì)在當(dāng)前及上一次解卷積處理迭代的傅里葉變換，S(u,v)為精度項(xiàng)，隨著與值的更新，S(u,v)的值及時(shí)更新；γ_x與γ_h是控制迭代步長(zhǎng)的參數(shù)，其值越大，迭代步長(zhǎng)越小，算法收斂速度越慢，解更加精確，其值減小，迭代步長(zhǎng)增大，算法將更快收斂為一不平滑解；

步驟S3-2中，γ_x與γ_h的值選取為：r_h＝0.2|H(0,0)|²,r_x＝0.2|X(0,0)|²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正方法，其特征在于，所述步驟S1中，每個(gè)子區(qū)域可以是均勻等分，也可以是非均勻分割。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正方法，其特征在于，所述步驟S3既可在線處理也可離線處理。

4.一種自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正裝置，其特征在于，該裝置采用如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)光學(xué)雙軸掃描成像的非等暈像差校正裝置，其特征在于，該裝置包括光源及光束變換系統(tǒng)、雙軸掃描系統(tǒng)、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)、光束收集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

所述光源及光束變換系統(tǒng)包括用于照明成像的成像光源、用于像差測(cè)量的信標(biāo)光源以及用于將所述成像光源和信標(biāo)光源出射的光束進(jìn)行變換的光學(xué)元件；

所述雙軸掃描系統(tǒng)包括可實(shí)現(xiàn)X、Y方向的光束掃描的掃描裝置，所述雙軸掃描系統(tǒng)掃描軌跡可以是先沿X方向完成子區(qū)域的掃描，再完成Y方向子區(qū)域掃描；也可以是先沿Y方向完成子區(qū)域的掃描，再完成X方向子區(qū)域掃描。