[发明专利]一种校正DMD微镜元成像非对称形变的方法和存储介质

说明书

本发明公开了一种校正DMD微镜元成像非对称形变的方法和存储介质，所述方法利用DMD可加载标准回字形编码条纹这一特点，通过对加载后的编码图像中的回字形编码条纹的斜率、偏移数以及校正精度的计算，实现DMD镜元和探测器像元位置关系的精确标定，解决了传统通过调节探测器角度解决这一问题时导致成像系统不能全视场清晰成像这一难题。

技术领域

本发明涉及编码成像领域，尤其涉及一种校正DMD微镜元成像非对称形变的方法和存储介质。

背景技术

DMD(全称为Digital Micromirror Device，中文意思为“数字微镜器件”，组成单元为微镜元)以其灵活快捷的编码方式得到了广泛应用，并推动了编码孔径光谱成像技术的快速发展，应用领域包括编码孔径光谱成像仪、超分辨率编码孔径成像等。编码孔径光谱成像技术，具体实现如下：在一次像面采用特定的编码模板对目标进行编码，结合特殊的采样成像方式，获得满足景物重构的采样数据量，实现空间信息和光谱信息的高精度重构，相关知识可参考孙萍等人的论文“编码孔径和解码孔径的设计”以及谢存等人的论文“光电成像中的一种编码解码方法”等。

编码成像系统中DMD处于倾斜的反射光路中，导致每个正方形的微镜元经后置光路在探测器上的成像产生非对称形变，所有微镜元形变叠加后，将会使编码微镜元和探测器像元原有的对应关系发生偏移无法精确配准，由此产生的采样误差会导致图谱重构的精度降低，甚至无法实现图谱重构。

对于上述问题，目前常用的解决方法是将探测器倾斜放置，与DMD处于镜像对称位置，这一方法通过简单的机械调节即可实现，但是探测器倾斜会引起系统离焦，且离焦量随着视场的增大而增大，而成像系统的焦深范围非常有限(通常为微米量级)，因此，使用探测器倾斜补偿方法会导致清晰视场范围大幅降低，实际应用中会受到很大的限制。

发明内容

为此，需要提供一种校正DMD微镜元成像非对称形变的的技术方案，用以解决目前的利用探测器倾斜补偿来调整采样误差的方法会导致清晰视场范围大幅降低的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种校正DMD微镜元成像非对称形变的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在编码成像系统的DMD上加载规则回字形编码图像，所述编码图像包括n组回字形编码条纹，所述回字形编码条纹中心位置相同；

(2)控制带成像系统的探测器对编码图像进行采集，并对同一编码图像采样S次；

(3)对同一编码图像采集的S幅图像的每一像素点实施中值滤波运算，并进行二值化处理和prewitt算子处理；

(4)获取经过步骤(3)处理的编码图像中的某一组回字形编码条纹，以该回字形编码条纹的一边为基准，计算与该边相交的另一边的斜率并记录；具体包括：选取与基准边相交的另一边上的两个点(a_n,b_n)和(c_n,d_n)，相应的斜率为：

(5)对编码图像中每一组回字形编码条纹重复步骤(4)，依次计算编码图像中各个回字形编码条纹中的斜率，建立与各个回字形编码条纹的编号顺序相对应的斜率数组，对应n组回字形编码条纹的斜率数组为(η₁,η₂,...,η_n)；

(6)根据斜率数组依次计算出每行DMD编码元对应探测器像元的偏离数，对每一行像元的偏离数做取整运算；偏离数计算方式如下：其中，符号“[]”表示向下取整；对应n组回字形编码条纹的探测器像素点偏离数为(k₁,k₂,...,k_n)；