[發明專利]基于交替方向乘子法的傅里葉疊層成像重建方法

有效

• 申請號: 202210362791.7
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114693828B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 潘安;王愛業
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/10;G06F17/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種基于交替方向乘子法(ADMM)的傅里葉疊層成像技術。傅里葉疊層成像技術(FPM)在本質上可以歸結為一個非凸的最優化問題，在有噪聲干擾的背景下往往無法實現高質量的圖像重構，給進一步提升成像通量帶來了挑戰。本方法將最優化算法ADMM引入到FPM技術當中，經過適當的變形并設置合適的參數使其與FPM的系統模型相契合，最終實現穩定收斂以及魯棒的圖像重構，為ADMM算法向其他領域的遷移應用提供了范例。該方法相較于現有的FPM重建算法，具有更為優異的抗噪聲性能，尤其適用于低成本低性能光學成像器件的應用場景。此外，該方法具有良好的兼容性與可拓展性，有望實現FPM對特殊生物樣品更高效率的高分辨率圖像重建。

技術領域

本發明屬于光學信息獲取與處理技術領域，具體而言，涉及提高傅里葉疊層成像技術在噪聲背景下圖像重構質量的交替方向乘子算法，其可用于彌補低成本低性能的光學成像器件在成像質量上的缺陷，同時該方法的兼容性也使特殊生物樣品的高分辨率成像成為可能。

背景技術

傅里葉疊層成像技術英文準確名稱為Fourier ptychographic microscopy，簡稱FPM技術，由美國加州理工學院Yang等人發明于2013年，報道于[Zheng G,Horstmeyer R,Yang C.Wide-field,high-resolution Fourier ptychographic microscopy[J].NaturePhotonics,2013,7(9):739-745.]，中文翻譯存在多種名稱如傅立葉重疊關聯成像、傅里葉疊層顯微成像技術、傅里葉疊層成像術、傅里葉疊層技術等，本文統一采用傅里葉疊層成像技術這一專業術語。FPM技術是一種極具前景的新一代計算光學成像技術，它將原先的阿貝遠場衍射極限公式λ/2NA改進為λ/(NA_illu+NA_obj)，其中NA_illu和NA_obj分別代表了照明和物鏡數值孔徑(Numerical aperture,NA)，并被寫入Goodman教授的《傅里葉光學導論》(第四版)中。與傳統的明場顯微術相比，FPM技術融合了光學的相位恢復技術與微波的合成孔徑技術，能夠以低NA物鏡實現大視場的同時實現高分辨率和定量相位成像，從而能夠實現較高的成像通量。