[發明專利]自適應像差校正方法及基于該方法的光片顯微成像裝置有效
| 申請號： | 202010587864.3 | 申請日： | 2020-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN111580271B | 公開（公告）日： | 2022-02-18 |
| 發明（設計）人： | 王偉波;李曉君;詹天鵬;譚久彬 | 申請（專利權）人： | 哈工大機器人（中山）無人裝備與人工智能研究院 |
| 主分類號： | G02B27/00 | 分類號： | G02B27/00;G01N21/64 |
| 代理公司： | 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473 | 代理人： | 鞠永帥 |
| 地址： | 528400 廣東省中山市翠亨新區*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 自適應 校正 方法 基于 顯微 成像 裝置 | ||
本發明提供了一種自適應像差校正方法以及基于所述自適應像差校正方法的光片顯微成像裝置，所述自適應像差校正方法包括：建立像差的澤尼克多項式表征模型；利用遺傳算法求解所述澤尼克多項式表征模型的近似最優解；以所述近似最優解為起點，利用隨機并行梯度下降算法進一步求解所述澤尼克多項式表征模型的全局最優解；基于所述全局最優解計算待矯正相位，其中，所述待矯正相位為像差校正參數。本發明所述的自適應像差校正方法可校正的像差范圍大，并具有較高的像差校正速度。
技術領域
本發明涉及光學成像技術領域，具體而言，涉及一種自適應像差校正方法及基于該自適應像差校正方法的光片顯微成像裝置。
背景技術
光片顯微鏡具有對生物組織低漂白性、軸向分辨力高的優勢，但其成像深度受限，生物醫學等領域研究的發展，對現代顯微系統的成像深度提出了更高的要求。而隨著成像深度的增加，由折射率失配引入的像差會嚴重影響顯微成像質量，該類型像差會隨著觀測環境及樣品本身的改變而發生變化，因此需要引入自適應光學技術進行像差的實時動態校正。
現有的自適應光學技術校正的像差范圍過小，像差校正速度過慢。
發明內容
本發明解決的問題是現有的自適應光學技術校正的像差范圍過小，像差校正速度過慢。
為解決上述問題，本發明提供一種自適應像差校正方法，包括：
建立像差的澤尼克多項式表征模型；
利用遺傳算法求解所述澤尼克多項式表征模型的近似最優解；
以所述近似最優解為起點，利用隨機并行梯度下降算法進一步求解所述澤尼克多項式表征模型的全局最優解；
基于所述全局最優解計算待矯正相位，其中，所述待矯正相位為像差校正參數。
可選地，所述澤尼克多項式表征模型為5-36階澤尼克多項式的線性組合。
可選地，所述利用遺傳算法求解所述澤尼克多項式表征模型的近似最優解包括：
將所述澤尼克多項式表征模型中的澤尼克系數進行編碼，將編碼后的所述澤尼克系數作為基因值；
設置種群數量為M個，每個種群包括N個所述澤尼克系數，選取在像差校正范圍內的N個隨機數分別作為各項澤尼克系數，其中，N等于所述澤尼克多項式表征模型的多項式項數；
基于M個種群的澤尼克系數，依次計算各個種群對應的相位分布，并依次施加到波前校正器，并分別計算各個種群對應的相位分布下的圖像評價函數，其中，所述圖像評價函數為所述遺傳算法的適應度函數；
保留所述M個種群中適應度最高的個體直接進入下一代，并從所述M個種群中基于預設交叉規則選取個體進行交叉操作，得到新個體，從所述M個種群中基于預設變異規則選取個體進行變異操作；
判斷是否滿足預設的迭代終止條件；
若不滿足預設的迭代終止條件，則返回執行所述基于M個種群的澤尼克系數，依次計算各個種群對應的相位分布的步驟；
若滿足預設的迭代終止條件，則將當前種群中適應度最高的個體作為所述近似最優解。
可選地，所述將所述澤尼克多項式表征模型中的澤尼克系數進行編碼包括：將所述澤尼克多項式表征模型中的澤尼克系數進行浮點編碼。
可選地，所述交叉操作采用均勻交叉算子進行，所述變異操作為高斯變異操作。
可選地，所述以所述近似最優解為起點，利用隨機并行梯度下降算法進一步求解所述澤尼克多項式表征模型的全局最優解包括：
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