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专利号: 2020111813326
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于包括以下步骤:

A、光路布置:将相干光源(1)、物体(2)、高分辨率空间光调制器(3)和相机(4)由前到后依次放置进行光路布置,所述高分辨率空间光调制器(3)放置于物体(2)后1-2mm处,所述相机(4)放置于远场区域;

B、单次照明:采用相干光源(1)作为成像光源,对物体(2)进行单次照明;

C、数据采集:携带物体(2)的光波通过高分辨率空间光调制器(3)进行调制,在远场区域内通过相机(4)采集光波信息,获得低分辨率衍射强度图样;

D、测量数据传至终端并构建优化模型:将步骤C获得的低分辨率衍射强度图样传送至主控计算机以图像形式保存,并利用该低分辨率衍射强度图样构建亚像素分辨率衍射成像优化模型;

E、利用衍射强度图样重建图像:利用步骤D得到的优化模型,结合非凸优化的内点邻近算法框架中的梯度下降方法获得估计图像;

F、高斯噪声滤波:利用高斯噪声滤波器对步骤E得到的估计图像进行滤波处理;

G、判断是否可以终止算法:满足终止条件时终止算法,输出最终重建的高分辨率图像;

不满足终止条件返回步骤E继续迭代。

2.根据权利要求1所述的一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于:所述步骤C的高分辨率空间光调制器(3)对物体(2)的原始图像进行编码,假设原始图像为 则调制以后的图像为me x,其中e为逐元素点乘操作,m∈CN为一个随机腌膜,其元素等概率地从集合{±1,±i}中选取;利用随机腌膜m对图像进行点乘;

假设待重建图像的像素大小为Δo,则使用的高分辨率空间光调制器(3)的分辨率其分辨大小为Δo,相机(4)记录的衍射强度图样的像素大小记为Δs,通过高分辨率空间光调制器(3)的调制实现Δo<Δs的亚像素分辨率成像。

3.根据权利要求1所述的一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于:所述步骤C中相机(4)采集到衍射图样的强度值,丢失了相位信息,该过程建模为:2

y=|SHF(me x)|+n                        <1>其中, 表示逐元素平方,矩阵F∈CN×N为傅里叶变换矩阵,对光波在空间中的传播进行建模,矩阵H∈CN×N为模糊矩阵, 为下采样算子,并把κ=M/N定义为超分辨率因子,SH表示高分辨率衍射图样被采样成低分辨率衍射图样的采样算子,为通过感知设备获得的低分辨率衍射强度图样, 表示高斯噪声向量。

4.根据权利要求1所述的一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于:所述步骤D中低分辨率衍射强度图样构建亚像素分辨率衍射成像优化模型,具体优化模型为:其中 表示l2范数,上式通过最大似然准则构建。

5.根据权利要求1所述的一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于:所述步骤F中的高斯噪声滤波器选用块匹配三维滤波器、深度卷积网络去噪器或非局部均值滤波器其中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种新型亚像素分辨率衍射成像方法,其特征在于:所述相机(4)为低分辨率工业相机。