[發明專利]無透鏡疊層衍射圖像重構方法、系統、設備和存儲介質

有效

• 申請號: 202110553085.6
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113281979B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 張永兵;何超;季向陽
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G03H1/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一種無透鏡疊層衍射圖像重構方法，其特征在于，包括：

S1.獲取空間光調制器的灰度-相位幅值曲線，以及系統的物理參數；

S2.獲取目標圖案，并將所述目標圖案進行K-1次疊層平移獲得K張調制圖案；

S3.將步驟S2獲得的K張調制圖案輸入至空間光調制器，并在傳感器平面對物體經過散射的衍射像進行強度采集以獲得衍射強度圖像序列﹛I¹，…Iⁱ，…I^K﹜；

S4.將步驟S1獲得的灰度-相位幅值曲線、系統的物理參數以及步驟S3獲得的衍射強度圖像序列結合ePIE算法進行迭代重構，得到物體高分辨率的幅值和相位分布信息。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統的物理參數包括：

空間光調制器和傳感器之間的內、外參數，光源的波長；所述空間光調制器和傳感器之間的內、外參數包括：空間光調制器和傳感器各自的像素單元尺寸、物體到空間光調制器平面的距離、空間光調制器平面到傳感器平面的距離。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中衍射強度圖像Iⁱ通過如下公式獲得：

Iⁱ-＝|prop_d2(SLMⁱ.o)|²

其中，O＝prop_di(X),X為物體平面復振幅分布；d1,d2分別為物體到空間光調制器平面的距離以及空間光調制器平面到傳感器平面的距離；prop表示為菲涅爾傳播，公式如下：

其中，U表示平面光復振幅分布；ξ，η和x，y分別是衍射面和物體面的二維坐標，Z表示空間光調制器平面和傳感器平面之間的距離，λ是光波長，k是波矢量，j表示虛數單位。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述迭代重構包括：

S41.初始化：獲取初始空間光調制器平面的物體衍射復振幅分布O₀和初始調制函數P₀；

S42.迭代優化：根據所述復振幅分布O₀和初始調制函數P₀，結合ePIE算法，在空間光調制器的入射平面上進行N次的復振幅更新得到調制函數P_N和物體衍射復振幅分布O_N，再將物體衍射復振幅分布O_N反傳播到物體平面得到物體高分辨率的幅值和相位分布信息。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S41初始化包括：

S411.根據所述灰度-相位幅值曲線和所述目標圖案生成初始調制函數P₀；

S412.將所述衍射強度圖像序列反傳播回空間光調制器入射面求和后再平均獲得初始空間光調制器平面的物體衍射復振幅分布O₀，所述O₀的計算公式如下：

其中，為首次迭代中根據P₀進行第i次平移得到的調制函數，conj為共軛函數。