[发明专利]一种基于图变分的三维断层相位显微镜重建方法

权利要求书

1.一种基于图变分的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)利用马赫-曾德干涉仪采集放样品和不放样品两种情况下各角度激光对应的干涉图像；

(2)对于样品任一切片，从干涉图像中提取出对应该切片散射场的相位信息；

(3)根据所述的相位信息计算出样品折射率的空间频域分布F_s；

(4)在关于折射率u和空间频域分布F_s的矩阵拟合模型中加入关于折射率u的边缘差分算子GTV(u)，并进行最优化求解得到样品各切片的折射率分布。

2.根据权利要求1所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：所述的步骤(2)中采用频域分析法从干涉图像中提取出对应切片散射场的相位信息。

3.根据权利要求1所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：所述的步骤(3)中根据中心切片定理对所述的相位信息做傅里叶变换后沿各角度摆放在空间域后进行双线性插值，从而得到样品折射率的空间频域分布F_s。

4.根据权利要求1所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：所述的步骤(4)中在关于折射率u和空间频域分布F_s的矩阵拟合模型中加入关于折射率u的边缘差分算子GTV(u)，边缘差分算子利用图变分模型将噪声直接纳入优化算法中计算，图变分对应于在与被测折射率的规定距离内找到一个所有样品数据之间总变化最小的图信号，则模型的最优化求解表达式如下：

其中：F()为傅里叶变换算符，μ为模型的调节参数，|| ||₂表示二范数。

5.根据权利要求4所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：采用图变分算法对所述的最优化求解表达式进行求解。

6.根据权利要求4所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：根据以下迭代方程对所述的最优化求解表达式进行求解：

其中：为图变分差分算符，λ^k+1和λ^k分别为第k+1次和第k次迭代的拉格朗日参数，u^k+1和u^k分别为第k+1次和第k次迭代的折射率，w^k+1和w^k分别为第k+1次和第k次迭代的差分参数，Φ()为目标函数，β为目标函数的调节参数。

7.根据权利要求6所述的三维断层相位显微镜重建方法，其特征在于：所述的目标函数Φ()的表达式如下：

其中：< >为内积算符，G(u)为关于折射率u的矩阵拟合函数，w为差分参数，λ为拉格朗日参数。

8.根据权利要求7所述的三维断层相位显微镜重建方法，所述的矩阵拟合函数G(u)的表达式如下：