| 序号 | 专利名 | 申请号 | 申请日 | 公开（公告）号 | 公开（公告）日 | 发明人 |
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| 1 | 一种叠层衍射成像装置及方法 | CN202011470602.5 | 2020-12-14 | CN112525935B | 2022-11-25 | 史祎诗; 张书源; 张峻浩; 苗栋 |
| 本发明涉及一种叠层衍射成像装置及方法。该装置包括：CCD相机、旋转台、探针和分辨率板；旋转台的中心开设有第一通孔，探针的中心开设有第二通孔，探针固定于旋转台的平面上，且探针的中心与旋转台的中心不重叠；分辨率板、旋转台和CCD相机依次间隔固定，光路依次经过分辨率板、探针和旋转台后到达CCD相机，分辨率板待测区域的中心、旋转台的中心和CCD相机中心均与光路同轴；旋转台在与光路垂直的方向可旋转；分辨率板、探针和CCD相机之间满足菲涅尔衍射条件。本发明可以提高叠层衍射成像的分辨率。 | ||||||
| 2 | 一种叠层衍射成像装置及方法 | CN202011470602.5 | 2020-12-14 | CN112525935A | 2021-03-19 | 史祎诗; 张书源; 张峻浩; 苗栋 |
| 本发明涉及一种叠层衍射成像装置及方法。该装置包括：CCD相机、旋转台、探针和分辨率板；旋转台的中心开设有第一通孔，探针的中心开设有第二通孔，探针固定于旋转台的平面上，且探针的中心与旋转台的中心不重叠；分辨率板、旋转台和CCD相机依次间隔固定，光路依次经过分辨率板、探针和旋转台后到达CCD相机，分辨率板待测区域的中心、旋转台的中心和CCD相机中心均与光路同轴；旋转台在与光路垂直的方向可旋转；分辨率板、探针和CCD相机之间满足菲涅尔衍射条件。本发明可以提高叠层衍射成像的分辨率。 | ||||||
| 3 | 多波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法 | CN201610083031.7 | 2016-02-05 | CN105717070B | 2019-04-02 | 韩洋; 何俊华; 闫亚东; 韦明智; 潘安; 万能 |
| 本发明提供一种波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法，成像过程包括以下过程：采用至少一种以上的不同激光器照明；出射的激光经过双全反射镜将光线调整至水平射出后通过双宽带分光棱镜合束；再经过空间滤波器扩束，再经过复消色差透镜准直后打到探针上；探针对待测样品进行叠层扫描；使用成像探测器记录各探针扫描位置的衍射图像的强度信息；将记录的衍射图像强度信息代入基于叠层扫描的多路复用迭代算法，恢复待测样品的复振幅分布、探针的复振幅分布和光谱权重。本发明的成像方案与相对应的算法，不仅能够恢复不同波段下对应的复振幅待测样品，同时也能恢复不同波段的光谱权重和不同波段下对应的照明探针的复振幅分布。 | ||||||
| 4 | 一种离焦扫描的轴向叠层衍射成像方法和系统 | CN202210762398.7 | 2022-06-30 | CN115128042A | 2022-09-30 | 谷洪刚; 李文杰; 刘世元; 刘力 |
| 本发明公开了一种离焦扫描的轴向叠层衍射成像方法和系统，属于相干衍射成像领域。本发明通过获取不同半径的照明探针与待测样品相互作用后测量到的衍射光场强度信息，再代入至叠层衍射成像算法中，迭代重构出待测样品的复振幅分布信息和探针的复振幅分布信息，不需要探针的先验信息，可同时实现探针和样品的高分辨率重构，且只需要数十个衍射场，操作简便，收敛迅速。本发明通过保持待测样品和探测器固定不变，平移装置带动聚焦透镜在特定范围内轴向运动，使得入射光斑尺寸变化的同时，衍射场数值孔径不会随着探测器移动而减小，待测样品与不同扫描位置处的不同半径探针相互作用形成空域上的重叠约束，实现样品与探针同时高分辨率重构。 | ||||||
| 5 | 一种离焦扫描的轴向叠层衍射成像方法和系统 | CN202210762398.7 | 2022-06-30 | CN115128042B | 2024-04-19 | 谷洪刚; 李文杰; 刘世元; 刘力 |
| 本发明公开了一种离焦扫描的轴向叠层衍射成像方法和系统，属于相干衍射成像领域。本发明通过获取不同半径的照明探针与待测样品相互作用后测量到的衍射光场强度信息，再代入至叠层衍射成像算法中，迭代重构出待测样品的复振幅分布信息和探针的复振幅分布信息，不需要探针的先验信息，可同时实现探针和样品的高分辨率重构，且只需要数十个衍射场，操作简便，收敛迅速。本发明通过保持待测样品和探测器固定不变，平移装置带动聚焦透镜在特定范围内轴向运动，使得入射光斑尺寸变化的同时，衍射场数值孔径不会随着探测器移动而减小，待测样品与不同扫描位置处的不同半径探针相互作用形成空域上的重叠约束，实现样品与探针同时高分辨率重构。 | ||||||
| 6 | 多波长同时照明的非相干叠层衍射成像系统及成像方法 | CN201610083031.7 | 2016-02-05 | CN105717070A | 2016-06-29 | 韩洋; 何俊华; 闫亚东; 韦明智; 潘安; 万能 |
| 本发明提供一种波长同时照明的非相干叠层衍射成像方法，成像过程包括以下过程：采用至少一种以上的不同激光器照明；出射的激光经过双全反射镜将光线调整至水平射出后通过双宽带分光棱镜合束；再经过空间滤波器扩束，再经过复消色差透镜准直后打到探针上；探针对待测样品进行叠层扫描；使用成像探测器记录各探针扫描位置的衍射图像的强度信息；将记录的衍射图像强度信息代入基于叠层扫描的多路复用迭代算法，恢复待测样品的复振幅分布、探针的复振幅分布和光谱权重。本发明的成像方案与相对应的算法，不仅能够恢复不同波段下对应的复振幅待测样品，同时也能恢复不同波段的光谱权重和不同波段下对应的照明探针的复振幅分布。 | ||||||
| 7 | 一种噪声实时分离的叠层衍射计算成像方法和装置 | CN202210780751.4 | 2022-07-04 | CN115201110B | 2024-04-02 | 刘世元; 刘力; 谷洪刚; 李文杰 |
| 本发明公开一种噪声实时分离的叠层衍射计算成像方法和装置，属于相干衍射成像领域。本发明首次提出用于承载噪声能量的虚拟探针模型，将耦合的噪声误差通过重构算法迭代分离到噪声探针内部，极大提升重构算法的鲁棒性及待测样品、照明波前的分辨率、对比度；同时极大降低衍射成像系统中衍射信号的信噪比需求，放松对相干光源光通量、探测器采样噪声、动态范围等硬件条件限制。本发明提出噪声分离的叠层衍射成像方法，可以在探测器记录不同扫描位置的衍射场信号时，计算机同步并行地计算迭代重构出待测样品、照明波前，对叠层衍射扫描过程中噪声信号的动态变化可实时在线的分离，误差分离更为准确，与不同的计算成像系统自适应，操作流程更为简便。 | ||||||
| 8 | 一种基于并行迭代的离焦扫描叠层衍射成像的方法和系统 | CN202311245223.X | 2023-09-25 | CN117368150A | 2024-01-09 | 谷洪刚; 杜锦祥; 刘力; 刘世元 |
| 本发明公开了一种基于并行迭代的离焦扫描叠层衍射成像的方法和系统。所述离焦扫描叠层衍射成像的方法包括测量实际照明探针作用于待测样品而产生的测量衍射光场强度，获得初始探针、待测样品和猜测的衍射光场信息，然后通过叠层衍射成像算法对初始探针和样品的幅值相位信息进行加权更新和评估，直至测量衍射光场强度与猜测的衍射光场强度的均方根误差MSE小于阈值。本发明方法使用的迭代算法能够并行处理多组衍射数据，且在算法中可使用均值权重、图像相关性、图像锐度等评价方法对重构探针和样品进行加权叠加，具有迭代收敛速度快、扩展性强等优点。 | ||||||
| 9 | 一种噪声实时分离的叠层衍射计算成像方法和装置 | CN202210780751.4 | 2022-07-04 | CN115201110A | 2022-10-18 | 刘世元; 刘力; 谷洪刚; 李文杰 |
| 本发明公开一种噪声实时分离的叠层衍射计算成像方法和装置，属于相干衍射成像领域。本发明首次提出用于承载噪声能量的虚拟探针模型，将耦合的噪声误差通过重构算法迭代分离到噪声探针内部，极大提升重构算法的鲁棒性及待测样品、照明波前的分辨率、对比度；同时极大降低衍射成像系统中衍射信号的信噪比需求，放松对相干光源光通量、探测器采样噪声、动态范围等硬件条件限制。本发明提出噪声分离的叠层衍射成像方法，可以在探测器记录不同扫描位置的衍射场信号时，计算机同步并行地计算迭代重构出待测样品、照明波前，对叠层衍射扫描过程中噪声信号的动态变化可实时在线的分离，误差分离更为准确，与不同的计算成像系统自适应，操作流程更为简便。 | ||||||
| 10 | 基于角度自校准的反射式叠层衍射成像方法、装置和系统 | CN202210752162.5 | 2022-06-29 | CN115144373A | 2022-10-04 | 谷洪刚; 李文杰; 刘世元; 刘力 |
| 本发明公开了基于角度自校准的反射式叠层衍射成像方法、装置和系统，属于叠层衍射成像领域。本发明基于光场旋转的方式建立反射式光场传播模型，利用反射式叠层衍射算法获取低分辨率样品和探针的重构图像，旋转样品找到清晰度最高的角度实现待测样品角度的快速定位，最后设置样品和探测器的角度区间，向衍射光强分布误差最小的方向收敛，完成角度误差自校准，实现样品和探针高分辨率重构，具有校准灵敏度高、运算速度快、无需额外信息等优点，与其他校准方法互相自适应，可应用于生物样品成像、半导体缺陷检测、微纳结构表征等领域。 | ||||||
| 11 | 一种叠层衍射成像的大视场隐藏提取方法及系统 | CN202110719841.8 | 2021-06-28 | CN113409339A | 2021-09-17 | 史祎诗; 于涵; 杨栋宇; 张峻浩; 阮天昊; 李勇 |
| 本发明涉及一种叠层衍射成像的大视场隐藏提取方法及系统。该隐藏方法包括：搭建反射式叠层成像系统；所述反射式叠层成像系统包括空间光调制器以及电荷耦合器件；将掩盖图像以及原始图像进行编码，生成多张视觉密钥图像，并将每一张所述视觉密钥图像分割为多张分割后的视觉密钥图像；按照叠层成像图像采集顺序，将多张所述分割后的视觉密钥图像依次加载至所述空间光调制器的不同像素位置处，并在加载每张所述分割后的视觉密钥图像的同时，利用所述电荷耦合器件采集所述分割后的视觉密钥图像对应的衍射图；置乱所述衍射图，生成置乱后的隐藏图像；所述置乱后的隐藏图像为隐藏所述原始图像的图像。本发明能够实现实时编码以及实时隐藏。 | ||||||
| 12 | 基于随机相位调制的极紫外相干衍射叠层成像方法 | CN202211623560.3 | 2022-12-16 | CN116124740A | 2023-05-16 | 曹雯; 徐月暑; 匡翠方; 柏凌; 陶思玮; 田宗翰; 刘旭 |
| 本发明公开一种基于随机相位调制的极紫外相干衍射叠层成像方法，通过随机相位板的极紫外相位调制叠层成像光路实现，成像光路包括高次谐波光源、针孔、相位板及光电耦合探测器，高次谐波光源发出光照探针，针孔和相位板之间设置待测样本，相位板用于进行相位调制，光照探针经针孔照射到待测样本上，传播预设距离后经相位板到光电耦合探测器平面，得到待测样本的衍射图样，通过出射光第一振幅信息、逆向传播第二振幅信息、第一衍射图样光场及第一衍射图样光斑进行迭代处理；得到最佳待测样本图样，进而分离得到最佳待测样本信息与最佳光照探针信息。可实现无透镜成像，避免了使用透镜引入的像差和孔径限制，具有更简单的系统与更低的成本。 | ||||||
| 13 | 基于波长扫描的无透镜傅里叶叠层衍射层析显微成像方法 | CN202210847769.1 | 2022-07-19 | CN115144371A | 2022-10-04 | 左超; 吴雪娟; 陈钱; 孙佳嵩; 卢林芃; 陈样 |
| 本发明公开了一种基于波长扫描的无透镜傅里叶叠层衍射层析显微成像方法，该方法在无透镜片上显微实验系统上，仅使用波长可调谐的光源进行照明，采集一系列同轴全息图。然后通过迭代的傅里叶叠层方法填充三维散射势谱，直接恢复样品的三维折射率分布。本发明无需对传统无透镜片上显微镜进行复杂的改造，可赋予无透镜片上显微镜像素超分辨的三维层析成像的能力。 | ||||||
| 14 | 一种叠层衍射成像的大视场隐藏提取方法及系统 | CN202110719841.8 | 2021-06-28 | CN113409339B | 2022-07-08 | 史祎诗; 于涵; 杨栋宇; 张峻浩; 阮天昊; 李勇 |
| 本发明涉及一种叠层衍射成像的大视场隐藏提取方法及系统。该隐藏方法包括：搭建反射式叠层成像系统；所述反射式叠层成像系统包括空间光调制器以及电荷耦合器件；将掩盖图像以及原始图像进行编码，生成多张视觉密钥图像，并将每一张所述视觉密钥图像分割为多张分割后的视觉密钥图像；按照叠层成像图像采集顺序，将多张所述分割后的视觉密钥图像依次加载至所述空间光调制器的不同像素位置处，并在加载每张所述分割后的视觉密钥图像的同时，利用所述电荷耦合器件采集所述分割后的视觉密钥图像对应的衍射图；置乱所述衍射图，生成置乱后的隐藏图像；所述置乱后的隐藏图像为隐藏所述原始图像的图像。本发明能够实现实时编码以及实时隐藏。 | ||||||
| 15 | 一种同步采集双离焦衍射图样的快速收敛叠层成像装置 | CN202011416661.4 | 2020-12-07 | CN112540527A | 2021-03-23 | 窦健泰; 武俊超; 厉淑贞; 胡友友; 张明明 |
| 本发明公开一种同步采集双离焦衍射图样的快速收敛叠层成像装置，包括依次布设的光源、聚焦透镜、样品和分光棱镜，光源发出的光经聚焦透镜后形成聚焦光束，与样品作用后，经分光棱镜分成透射、反射两部分，在透射、反射光路距离聚焦光束焦点不同的位置上分别放置有第一CCD和第二CCD，其中，第一CCD放置于聚焦点前方，第二CCD放置于聚焦点后方。本发明利用聚焦透镜、分光棱镜以及两个CCD即可实现同步采集多幅多个离焦量的图像，将采集到的图像信息代入到光强传输方程获得CCD面的复振幅信息，利用该信息构建合理的待测物初始猜测值，将其代入到叠层成像算法中，可极大缩短迭代时间。 | ||||||
| 16 | 基于角度自校准的反射式叠层衍射成像方法、装置和系统 | CN202210752162.5 | 2022-06-29 | CN115144373B | 2024-04-23 | 谷洪刚; 李文杰; 刘世元; 刘力 |
| 本发明公开了基于角度自校准的反射式叠层衍射成像方法、装置和系统，属于叠层衍射成像领域。本发明基于光场旋转的方式建立反射式光场传播模型，利用反射式叠层衍射算法获取低分辨率样品和探针的重构图像，旋转样品找到清晰度最高的角度实现待测样品角度的快速定位，最后设置样品和探测器的角度区间，向衍射光强分布误差最小的方向收敛，完成角度误差自校准，实现样品和探针高分辨率重构，具有校准灵敏度高、运算速度快、无需额外信息等优点，与其他校准方法互相自适应，可应用于生物样品成像、半导体缺陷检测、微纳结构表征等领域。 | ||||||
| 17 | 一种高动态范围图像融合叠层衍射成像方法及系统 | CN202410075572.X | 2024-01-18 | CN117891085A | 2024-04-16 | 谷洪刚; 杜锦祥; 刘力; 刘世元 |
| 本发明属于层叠衍射成像领域，具体公开了一种高动态范围图像融合叠层衍射成像方法及系统，成像方法为：初始化照明探针和待测样品，构造包含衍射光场、暗场和曝光时间序列的联合分布，基于联合概率密度函数求解绝对辐照度的极大似然估计，从直接测量的衍射光场、暗场和曝光时间等参数中融合衍射场高动态范围绝对辐照度，替换模拟衍射光场幅值并保持其相位不变，根据更新前后模拟衍射光场同时重构照明探针和待测样品。本发明考虑了混合噪声的影响，在不损失或降低低频区域衍射信号信噪比的情况下，有效提取了高频重叠关联信号，显著减轻了对探测器动态范围的要求，成像过程无需额外的复杂参数校准和调制设备，避免成像系统不确定性的增加。 | ||||||
| 18 | 一种叠层衍射位置校正成像方法、系统及电子设备 | CN202311397804.5 | 2023-10-24 | CN117388219A | 2024-01-12 | 刘世元; 谷洪刚; 钟磊; 刘力; 李仲禹; 马骏 |
| 本发明属于相干衍射成像相关技术领域，其公开了一种叠层衍射位置校正成像方法、系统及电子设备，其中所述方法包括：对于运动平台的每一个扫描位置坐标，通过粒子群算法以计算的衍射光场强度信息与采集的衍射光场强度信息之间差值最小为最优值，迭代更新得到运动平台更新后的整像素位置坐标；计算运动平台更新后的每一个整像素位置坐标的衍射出口波更新前后的互相关峰位置，不断搜索更新照射探针位置得到运动平台更新后的亚像素位置坐标；计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构待测样品和照射探针的幅值相位。本发明通过对粒子群位置校正方法与互相关位置校正方法有效结合，提高了位置校正算法的收敛速度，同时最终精度也得到了保证。 | ||||||
| 19 | 一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统 | CN202310420098.5 | 2023-04-18 | CN116520560A | 2023-08-01 | 刘世元; 钟磊; 谷洪刚; 李仲禹; 马骏 |
| 本发明公开了一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统，其中方法包括：在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，使用照射探针照射待测样品，使用摄像机采集待测样品的衍射光场的强度信息；以运动平台的每一个扫描位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，以使用种群中位置坐标计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到最大迭代次数，得到运动平台的更新位置坐标；将运动平台的更新位置坐标作为照射探针和待测样品的坐标，计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构幅值相位。本发明叠层衍射位置校正精度高、速度快。 | ||||||
| 20 | 一种同步采集双离焦衍射图样的快速收敛叠层成像装置 | CN202011416661.4 | 2020-12-07 | CN112540527B | 2021-07-27 | 窦健泰; 武俊超; 厉淑贞; 胡友友; 张明明 |
| 本发明公开一种同步采集双离焦衍射图样的快速收敛叠层成像装置，包括依次布设的光源、聚焦透镜、样品和分光棱镜，光源发出的光经聚焦透镜后形成聚焦光束，与样品作用后，经分光棱镜分成透射、反射两部分，在透射、反射光路距离聚焦光束焦点不同的位置上分别放置有第一CCD和第二CCD，其中，第一CCD放置于聚焦点前方，第二CCD放置于聚焦点后方。本发明利用聚焦透镜、分光棱镜以及两个CCD即可实现同步采集多幅多个离焦量的图像，将采集到的图像信息代入到光强传输方程获得CCD面的复振幅信息，利用该信息构建合理的待测物初始猜测值，将其代入到叠层成像算法中，可极大缩短迭代时间。 | ||||||
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