一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，成像方法包括：获取成像目标所在的成像目标平面以及阵列探测器所在的阵列探测器平面；基于照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前以及阵列探测器平面，对照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新；根据更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前计算每个成像目标平面的复振幅波前；基于每个成像目标平面的复振幅波前对成像目标复振幅透过函数以及更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行再次更新，得到重建后的成像目标复振幅透过函数以及重建后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前。本发明专利技术能够同时实现对物体和照明光的复振幅重建。复振幅重建。复振幅重建。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法


[0001]本专利技术涉及相干衍射成像
，特别是涉及一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法。

技术介绍

[0002]传统叠层成像采取尺寸受限光照明成像目标，通过横向上移动照明光或者成像目标采集多幅衍射图像并实现对成像目标和照明光的重建。但是由于照明光尺寸受限，需要高动态范围相机实现亮区特征和暗区特征的同时采集；并且相邻衍射图像要保证一定的重叠率，使得需要采集的衍射图像数量较大。虽然基于扩展照明的叠层成像也得到了发展，但是需要引入散射元件提供测量的多样性。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，实现对物体和照明光的复振幅重建。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，所述成像方法应用于成像系统，所述成像系统包括：第一平移台、阵列探测器以及第二平移台；所述第一平移台用于放置成像目标，所述第二平移台用于放置所述阵列探测器；
[0006]所述成像方法包括：
[0007]移动所述第一平移台使所述成像目标远离所述阵列探测器，获取每次移动时采集到的衍射图像所对应的所述成像目标所在的成像目标平面；
[0008]将所述成像目标移出成像系统后移动所述第二平移台使所述阵列探测器远离照明光，获取每次移动时采集到的照明图像所对应的所述阵列探测器所在的阵列探测器平面；
[0009]获取所述成像目标的成像目标复振幅透过函数以及照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前；
[0010]基于所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前以及所述阵列探测器平面，对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新；
[0011]根据更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前计算每个所述成像目标平面的复振幅波前；
[0012]基于每个所述成像目标平面的复振幅波前对所述成像目标复振幅透过函数以及所述更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行再次更新，得到重建后的成像目标复振幅透过函数以及重建后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前。
[0013]可选地，基于所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前以及所述阵列探测器平面，对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新，具体包括：
[0014]对于第k个成像目标平面SP
k
，将所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前
通过衍射计算传递到第1个阵列探测器平面DP1，得到照明光在第1个阵列探测器平面DP1的第一复振幅波前Pd1，保持第一复振幅波前Pd1的相位不变，更新第一复振幅波前Pd1振幅为得到更新后的第一复振幅波前Pd1’
，其中，B1为在第1个阵列探测器平面DP1采集的照明光图像，继续将更新后的第一复振幅波前Pd1’
传递到第二个阵列探测器平面DP2，得到照明光在第2个阵列探测器平面DP2的第二复振幅波前Pd2，保持相位不变，更新振幅，得到更新后的第二复振幅波前Pd2’
，直到得到照明光在第N个阵列探测器平面DP
N
的更新后的第N复振幅波前Pd
N
’
，然后将Pd
N
’
通过衍射计算回传到第M个成像目标平面得到回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，通过回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新。
[0015]可选地，通过回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新的计算公式如下：
[0016][0017][0018]其中，P
M
″
表示更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，P
M
表示照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，P
M
'表示回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，表示去噪后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，a表示权重，TV表示总变分去噪。
[0019]可选地，根据更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前计算每个所述成像目标平面的复振幅波前，具体包括：
[0020]对于第k个成像目标平面SP
k
，将更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前通过衍射计算传递到第k个成像目标平面SP
k
，得到照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前。
[0021]可选地，基于每个所述成像目标平面的复振幅波前对所述成像目标复振幅透过函数以及所述更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行再次更新，具体包括：
[0022]根据照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前计算第k个成像目标平面SP
k
的出射波前；
[0023]将第k个成像目标平面SP
k
的出射波前通过衍射计算传递到第一个阵列探测器平面，得到第k个成像目标平面SP
k
的衍射波前，并更新第k个成像目标平面SP
k
的衍射波前的振幅，得到更新后的第k个成像目标平面SP
k
的衍射波前；
[0024]将更新后的第k个成像目标平面SP
k
的衍射波前通过衍射计算回传到第k个成像目标平面SP
k
，得到更新后的第k个成像目标平面SP
k
的出射波前；
[0025]基于更新后的第k个成像目标平面SP
k
的出射波前更新所述成像目标复振幅透过函数以及照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前；
[0026]根据更新后的照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前对所述更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行再次更新。
[0027]可选地，第k个成像目标平面SP
k
的出射波前的计算公式如下：
[0028]ψ
k
＝O
·
P
k
[0029]其中，ψ
k
表示第k个成像目标平面SP
k
的出射波前，P
K
表示照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前，O表示成像目标复振幅透过函数。
[0030]可选地，基于更新后的第k个成像目标平面SP
k
的出射波前更新所述成像目标复振幅透过函数以及照明光在第k个成像目标平面SP
k
的复振幅波前的计算公式如下：
[0031][0032][0033]其中，O
′
表示更新后的成像目标复振幅透过函数，O表示成像目标复振幅透过函数，ψ
′
k<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，其特征在于，所述成像方法应用于成像系统，所述成像系统包括：第一平移台、阵列探测器以及第二平移台；所述第一平移台用于放置成像目标，所述第二平移台用于放置所述阵列探测器；所述成像方法包括：移动所述第一平移台使所述成像目标远离所述阵列探测器，获取每次移动时采集到的衍射图像所对应的所述成像目标所在的成像目标平面；将所述成像目标移出成像系统后移动所述第二平移台使所述阵列探测器远离照明光，获取每次移动时采集到的照明图像所对应的所述阵列探测器所在的阵列探测器平面；获取所述成像目标的成像目标复振幅透过函数以及照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前；基于所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前以及所述阵列探测器平面，对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新；根据更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前计算每个所述成像目标平面的复振幅波前；基于每个所述成像目标平面的复振幅波前对所述成像目标复振幅透过函数以及所述更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行再次更新，得到重建后的成像目标复振幅透过函数以及重建后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前。2.根据权利要求1所述的基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，其特征在于，基于所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前以及所述阵列探测器平面，对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新，具体包括：对于第k个成像目标平面SP
k
，将所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前通过衍射计算传递到第1个阵列探测器平面DP1，得到照明光在第1个阵列探测器平面DP1的第一复振幅波前Pd1，保持第一复振幅波前Pd1的相位不变，更新第一复振幅波前Pd1振幅为得到更新后的第一复振幅波前Pd1’
，其中，B1为在第1个阵列探测器平面DP1采集的照明光图像，继续将更新后的第一复振幅波前Pd1’
传递到第二个阵列探测器平面DP2，得到照明光在第2个阵列探测器平面DP2的第二复振幅波前Pd2，保持相位不变，更新振幅，得到更新后的第二复振幅波前Pd2’
，直到得到照明光在第N个阵列探测器平面DP
N
的更新后的第N复振幅波前Pd
N
’
，然后将Pd
N
’
通过衍射计算回传到第M个成像目标平面得到回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，通过回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新。3.根据权利要求2所述的基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，其特征在于，通过回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前对所述照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前进行更新的计算公式如下：标平面的复振幅波前进行更新的计算公式如下：其中，P
M
″
表示更新后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，P
M
表示照明光在第
M个成像目标平面的复振幅波前，P
M
'表示回传后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，表示去噪后的照明光在第M个成像目标平面的复振幅波前，a表示权重，TV表示总变分去噪。4.根据权利要求2所述的基于物体轴向移动的全场复振幅无透镜成像方法，其特征在于，根据更新后的照明光在第M个成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赜宇，严强，邹明芮，孔维鹏，秦瑀，周逊，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：