一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法
专利汇可以提供一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法，首先利用 计算机编程 生成编码矩阵，然后将得到的编码矩阵作为孔径编码图案，在LCOS空间光 调制器 上显示，在已知物体亚 像素 移动步长的情况下，利用孔径 迭代 算法 标定每个编码矩阵对应的OTF，最后在物体亚像素移动步长未知的情况下，标定出物体的亚像素位移。本发明可以精确标定出物体的亚像素位移，故可以保证重构出的光学系统实际OTF的准确性，从而避免由于光学系统误差导致的超 分辨率 重构 质量 下降。，下面是一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法专利的具体信息内容。
1.一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法，其特征在于步骤如下：
第一步，利用计算机编程生成编码矩阵，其中编码矩阵的生成公式为：
R＝Ascend(Nr,Nc)
Rsort＝Randsort(R)
Rmod＝Mod(Rsort,L2)
其中，R为Nr行Nc列递增矩阵，其矩阵元素为1～Nr×Nc，Ascend(·)为产生连续递增矩阵的函数,Nr表示所使用的编码孔径的个数，Nc为每次编码孔径中同时置1的LCOS像素个数，Rsort为R经过随机排序后的Nr行Nc列的矩阵，Randsort(·)为产生随机排列的函数，Rmod为矩
2
阵Rsort中的每个元素对L求余后得到的矩阵，Mod(·)为求余操作，L为LCOS一行/一列的像素个数，W表示编码矩阵，W(k,l)为矩阵W中第k行l列的元素；
第二步，将得到的编码矩阵作为孔径编码图案，在LCOS空间光调制器上显示，在已知物体亚像素移动步长的情况下，利用孔径迭代方法标定每个编码矩阵对应的OTF；
第三步，在物体亚像素移动步长未知的情况下，标定出物体的亚像素位移。
2.根据权利要求1所述的针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法，其特征在于在第二步中，利用孔径迭代步骤如下：
(1)在频域中生成一个高分辨率光学传递函数的初始解P0；
(2)选择相对于所用的超分辨成像光学系统可看成点光源的物体作为目标物o，在水平和竖直方向亚像素平移目标物o得到平移后的目标物om,n,同时拍摄一组对应的低分辨率光强图 直到在水平和垂直方向都平移了一个像素；其中om,n为第m次水平位移第n次竖直位移后的目标物， 为第m次水平位移第n次竖直位移后拍得的低分辨率光强图，上标c表示拍摄到的图像，m,n＝1,2,...N,N≥Mag,Mag为超分辨的倍数；
(3)对平移后的目标物体om,n进行傅里叶变换得到目标物体光强的频谱Om,n，利用传递函数Pi截取频谱Om,n中某一子孔径里的频谱信息，生成一个目标光强分布 目标光强生成公式为
下标i表示第i次更新，上标e表示目标图像，F-1{}为傅里叶逆变换算子，|·|为取模运算；
(4)对目标光强图 进行降采样Mag倍得到 并生成对应的系数矩阵C，生成公式为其中上标ds表示降采样；
(5)更新目标光强图 更新公式为
其中，Cus为最邻近插值Mag倍后的系数矩阵，上标us表示上采样，上标u表示更新后的图；
(6)更新光学传递函数Pi,更新公式为
其中，max{·}表示取矩阵元素最大值,F{·}为傅里叶变换算子；
(7)如果还有拍得低分辨率光强图未被用于更新光学传递函数,则重复迭代步骤(3)～(6)来利用其他低分辨率光强图更新光学传递函数；
(8)当所有低分辨率光强图都被用于更新后，再重复迭代步骤(3)～(7)，直到高分辨率光学传递函数收敛，从而获得高分辨率光学传递函数最优解。
3.根据权利要求1所述的针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法，其特征在于第三部分步中，标定出物体的亚像素位移的步骤为：
(1)对参考图rm×n和待标定图gm×n做离散傅里叶变换，得到参考图的频谱Rm×n和待标定图的频谱Gm×n，生成插值2倍后的参考图和待标定图的互相关矩阵C，生成公式为Rm×n＝DFT{rm×n}
Gm×n＝DFT{gm×n}
其中，下标m、2m为对应矩阵的行数，n、2n为对应矩阵的列数，DFT{·}为离散傅里叶变换算子，IDFT{·}为离散逆傅里叶变换算子，Pm×n为参考图频谱与待标定图频谱的共轭的乘积矩阵，上标*表示取共轭运算， 为乘积矩阵Pm×n在四周填0后得到的矩阵；
(2)计算参考图的半高md2和半宽nd2，并找到互相关矩阵C的最大值所在行rloc所在列cloc，生成亚像素移动步长的初始估计，生成公式为
其中，rshift为竖直方向亚像素移动的距离，cshift为竖直方向亚像素移动的距离；
(3)设所需配准精度为1/usfac个像素，利用上采样离散傅里叶变换在互相关矩阵C中以(cshift,rshift)为中心，面积为1.5倍像素×1.5倍像素的邻域U中进行插值，插值公式如下
nr＝nc＝ceil(usfac*1.5)
colvec＝-fix(nc/2):ceil(nc/2)
rowvec＝-fix(nr/2):ceil(nr/2)
N＝kernr·Pm×n·kernc
其中，i为虚数单位，nr表示邻域U插值usfac倍后的行数，nc表示邻域U插值usfac倍后的列数，ceil(·)表示向正无穷方向的取整，fix(·)为向零取整，colvec为一nc维行向量，rowvec为一nr维行向量，双目运算符：生成其左操作数到右操作数的整数行向量，kernc,kernr均为上采样离散傅里叶变换核，上标T表示矩阵的转置，ifftshift将矩阵的第一象限和第三象限互换，第二象限和第四象限互换，V为领域U插值usfac倍后的得到的矩阵，符号·表示矩阵乘法运算；
(4)找到矩阵V最大值所在行rloc2和所在列cloc2，计算出待配准图相对于参考图亚像素平移距离的精确解，计算公式为
center＝fix(ceil(usfac*1.5)/2)+1
rshift＝rshift+(rloc2-center)/usfac
cshift＝cshift+(cloc2-center)/usfac
其中，center为矩阵V中心所在的行和列。
一种针对孔径编码超分辨光学传递函数的标定方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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