宜宾学院文良华获国家专利权
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龙图腾网获悉宜宾学院申请的专利一种衍射成像系统及图像的快速复原方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117572655B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311532077.9,技术领域涉及:G02B27/42;该发明授权一种衍射成像系统及图像的快速复原方法是由文良华;杜正聪;李嘉勋;李庆;程翔;魏桂明设计研发完成,并于2023-11-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种衍射成像系统及图像的快速复原方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种衍射成像系统及图像的快速复原方法,针对衍射成像元件多级衍射特性导致的非成像级次光成为强背景噪声问题,提出了基于衍射成像原件的等效成像模型的快速图像复原方法,所述衍射成像系统包括单色扩展光源、成像目标、远场透镜、菲涅尔透镜、缩束透镜、成像探测相机。本发明通过寻优方法和维纳滤波器,求解出菲涅尔透镜等效的点扩散函数,从而根据成像等效模型实现成像系统图像的快速复原,提高菲涅透镜成像质量。
本发明授权一种衍射成像系统及图像的快速复原方法在权利要求书中公布了:1.一种衍射成像系统,其特征在于,包括:单色光扩展光源、成像目标、远场透镜、衍射成像元件、缩束透镜、成像探测相机和控制计算机;所述成像目标、远场透镜、衍射成像元件、缩束透镜及成像探测相机沿单色光扩展光源的光轴上依次设置分布,所述成像探测相机信号连接所述控制计算机;所述衍射成像元件采用菲涅尔波带片;所述单色光扩展光源发出的光束经过成像目标和远场透镜后到达菲涅尔波带片,光束再经过缩束透镜缩束后进入成像探测相机成像;所述控制计算机中预设有衍射成像系统图像的复原计算单元,所述衍射成像系统图像的复原计算单元执行图像的复原方法:根据成像探测相机获取图像数据,通过测量主级衍射光效率及对应的点扩散函数,利用寻优算法求解出最优的衍射效率和非成像光的等效点扩散函数,最终利用维纳滤波器实现成像系统图像的复原;所述图像的复原方法具体包括: 步骤S1:将光源和成像目标换成点光源,通过成像相机获取菲涅尔波带片的成像级次光的远场光斑,即菲涅尔波带片主级次PSF0; 步骤S2:初始化菲涅尔波带片非成像级次光对应的点扩散函数PSFm和主级次光衍射效率η0,并将其带入菲涅尔成像模型; 式中,I为相机探测的菲涅尔成像系统的图像,I0为成像目标,N为成像噪声,表示卷积,根据成像模型,求解得目标的理想图像为: I0=deconvwrI-N,η0*PSF0+1-η0*PSFm2 式中,deconvwr为反卷积,由菲涅尔成像系统可获得实际图像I,主级光点扩散函数PSF0和对应的衍射效率η0,通过盲优化获取PSFm和衍射效率η0的修正值; 步骤S3:随机生成服从伯努利分布的△PSFm和△η0,采用二维维纳滤波器实现公式2的反卷积: I0+=deconvwrI,η0+△η0*PSF0+1-η0-△η0*PSFm+△PSFm,SNR3 式中SNR为信噪比; 步骤S4:计算图像I0+对应的清晰度函数J+: J+=sumsumIx,y0+-meanIx,y0+2x*y4 式中,sum为求和函数,mean为求均值函数,Ix,y0+为图像I0+的坐标x,y对应像素的灰度; 步骤S5:在二维维纳滤波器采用相同的△PSFm、△η0,实现: I0-=deconvwrI,η0-△η0*PSF0+1-η0+△η0*PSFm-△PSFm,SNR5 步骤S6:计算图像I0-对应的清晰度函数J-: J-=sumsumIx,y0--meanIx,y0-2x*y6 步骤S7:采用并行梯度随机算法实现PSFm和衍射效率η0的迭代更新: PSFm=PSFm+gama1*J+-J-*△PSFm7 η0=η0+gama2*J+-J-*△η08 式中,gama1和gama2为迭代寻优的增益步长; 步骤S8:不断迭代步骤S3至步骤S7,直至图像清晰度J收敛,求解出菲涅尔波带片成像系统的如式1所示的等效模型,获得PSFm和衍射效率η0的最优解; 步骤S9:更换任意成像目标,利用维纳滤波器实现菲涅尔成像系统图像I的复原,即获得成像目标图像I0: I0=deconvwrI-N,η0*PSF0+1-η0*PSFm,SNR9。
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