[发明专利]一种点扩散函数重建方法

权利要求书

1.一种点扩散函数重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)输入目标点扩散函数，读取每个点的坐标信息和强度信息；

(2)针对输入的目标点扩散函数进行采样；

(3)将采样得到的每个点看作一个偶极子进行初始相位和初始振幅估计；

(4)计算得到偶极子在镜头瞳面上的辐射场；

(5)通过辐射场得到镜头瞳面上的振幅和相位分布；

(6)通过得到的振幅和相位，经镜头聚焦生成点扩散函数；

(7)将步骤(6)中生成的点扩散函数与目标点扩散函数比较，若满足要求，则输出得到的振幅和相位分布；若不满足要求，则更新初始相位和初始振幅，返回步骤(4)。

2.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，所述步骤(2)中，针对输入的目标点扩散函数进行采样时采用稀疏采样。

3.根据权利要求2所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，以位置间隔为0.5～0.7λ进行稀疏采样，λ为入射光的波长。

4.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(3)中，在进行初始振幅估计时，假设每个偶极子的振幅相同。

5.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(4)中，所述辐射场利用复振幅进行表示：

θ是入射光光束的孔径角；是瞳面上的方位角；且θ、满足：θ_max＝sin^-1(NA/n)，为第N个偶极子向瞳面上对应坐标为(θ,)的点辐射光波的波矢；设定θ的最大值为θ_max，即镜头的汇聚角，NA表示镜头的数值孔径，n是镜头的像方折射率；

M为偶极子的总数；A_N和ψ_N分别是第N个偶极子的初始振幅和初始相位；是第N个偶极子的位置坐标；是第N个偶极子的位置矢量。

6.根据权利要求5所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(5)中，瞳面上点的振幅A和相位α为：

为瞳面上坐标为(θ,φ)的点对应的复振幅；||代表对取模；angle[]表示对取幅角。

7.根据权利要求6所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(6)中，点扩散函数通过如下公式计算：

其中为镜头焦点附近的电场矢量，表示为：

K＝2π/λ为波数，是以镜头的理想焦点为原点建立的柱坐标系点坐标；NA表示镜头的数值孔径；n是镜头的像方折射率；是入射光在瞳面上的振幅值的分布；是入射光的琼斯矩阵；是入射光在瞳面上的相位分布；是物方到像方的坐标转置矩阵。

8.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(7)中，计算当前得到的点扩散函数与目标点扩散函数各点强度值的均方差，若均方差在允许范围内，则判定为满足要求；反之判定为不满足要求。

9.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，步骤(7)中，当前得到的点扩散函数不满足要求，更新初始相位和初始振幅时：将得到的振幅函数替换为一个高斯分布或者均匀分布的振幅函数，完成初始振幅的更新；将当前得到的相位分布作为初始相位，完成初始相位的更新。

10.根据权利要求1所述的点扩散函数重建方法，其特征在于，若输入的目标点扩散函数为图片，则应将其转换为对应的矩阵，再对其进行稀疏采样。