[發明專利]一種基于偏振的光柵相位襯度成像系統及方法

在審

• 申請號: 202011092226.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112270741A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 閆鋒;孟云龍;岳濤;胡雪梅;曹旭;曹雪蕓;楊程;沈心雨;林嵐昆
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/50;G02B27/42;G02B5/18
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，包括：

一光源裝置，用于發射部分相干光；

一準直裝置，設置于所述光源裝置的光線出射口，用于將所述部分相干光轉換為準直光；

一線偏振片，設置于所述準直裝置的下方，用于將所述準直光轉換為線偏振光；

一光柵組件，設置于所述線偏振片的下方，所述光柵組件的上方放置有一樣品，不同偏振角度的所述線偏振光分別以一預設照射角度依次照射在所述樣品上分別形成折射光線，所述折射光線經由所述光柵組件處理形成強度變化的光信號；

一圖像探測器，設置于所述光柵組件的下方，用于接收所述光信號以形成所述樣品的在每個所述偏振角度對應的相位襯度圖像；

一三維重建系統，連接所述圖像探測器，用于根據各所述相位襯度圖像及對應的所述偏振角度進行三維重建得到所述樣品的三維圖像。

2.根據權利要求1所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述三維重建系統包括：

一第一處理單元，用于分別提取每個所述相位襯度圖像中的各像素點的光強值，并計算位于偶數行的所述像素點的所述光強值與位于奇數行的所述像素點的所述光強值之間的第一比值；

一第二處理單元，連接所述第一處理單元，用于根據各所述第一比值和對應的所述偏振角度處理得到對應的所述折射光線入射至所述光柵組件的入射角度；

一重建單元，連接所述第二處理單元，用于根據各所述入射角度進行三維重建得到所述樣品的三維圖像。

3.根據權利要求2所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述三維重建系統還包括一預處理單元，連接所述第二處理單元，所述預處理單元包括：

一圖像獲取模塊，用于獲取所述光柵組件上方未放置所述樣品時，不同偏振角度的所述線偏振光分別由預定的復數個基準照射角度直接照射在所述光柵組件上，所述圖像探測器采集得到的每個所述基準照射角度對應的基準圖像；

一圖像處理模塊，連接所述圖像獲取模塊，用于分別提取每個所述基準圖像中的各像素點的光強值，并計算位于偶數行的所述像素點的所述光強值與位于奇數行的所述像素點的所述光強值之間的第二比值；

一數據存儲模塊，分別連接所述圖像獲取模塊和所述圖像處理模塊，用于建立所述偏振角度、所述基準照射角度與對應的所述第二比值之間的對應關系曲線并保存；

所述第二處理單元根據各所述第一比值和對應的所述偏振角度于所述對應關系曲線中匹配得到對應的所述基準照射角度作為所述入射角度。

4.根據權利要求1所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述光柵組件集成于所述圖像探測器的上方。

5.根據權利要求1所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述圖像探測器為包含多個像素的面陣探測器。

6.根據權利要求5所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述光柵組件包括一第一光柵和一第二光柵，所述第一光柵與所述第二光柵相互垂直。

7.根據權利要求6所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述第一光柵和所述第二光柵之間的間距的取值范圍為[400納米，600納米]。

8.根據權利要求6所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述第一光柵和所述第二光柵由金屬材料制成，所述金屬材料的厚度的取值范圍為[100納米，300納米]。

9.根據權利要求6所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述第一光柵的周期的取值范圍為[400納米，600納米]，所述第二光柵的周期的取值范圍為[800納米，1000納米]。

10.根據權利要求3所述的基于偏振的光柵相位襯度成像系統，其特征在于，所述線偏振片沿所述圖像探測器的X軸或Y軸旋轉不同的旋轉角度形成所述基準照射角度。