[发明专利]一种旋转无透镜像素超分辨成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种旋转无透镜像素超分辨成像方法，其特征在于，所述旋转无透镜像素超分辨成像方法包括以下步骤：

1)样本或面阵探测器放置在旋转载物台上，面阵探测器采用CCD或CMOS探测器；

2)照明光源发出照明光，照明光为部分相干光；

3)照明光遇到样本后，其中一部分发生散射，另一部分直接透射穿过样本继续传播；

4)散射光和透射光在面阵探测器接收面上发生干涉，形成同轴全息图；

5)面阵探测器采集原始干涉图像，传输至计算机进行存储；

6)完成一个角度的原始干涉图像采集后，通过旋转载物台控制样本与面阵探测器之间发生相对的旋转，旋转到下一个角度，重复步骤5)，进行原始干涉图像采集，直至采集n次，得到n张各个角度下的原始干涉图像，每次旋转角度为π/2n，n为≥3的自然数；

7)计算机对各个角度下的原始干涉图像利用快速傅里叶插值算法进行尺寸扩大，得到各个角度下放大的干涉图像；

8)计算机对各个角度下放大的原始干涉图像进行数字全息重建，得到各个角度下的全息重建图像，对各个角度下的全息重建图像进行旋转配准，使得各个角度下的全息重建图像旋转到同一个角度，获得具有样本平面上的分布情况的各个角度下的旋转配准后的全息重建样本图像；

9)对各个角度下的旋转配准后的全息重建样本图像，利用傅里叶变换使图像变换到频域，得到各个角度下的频域图像；由于频域上对角线的长度为边长的倍，所以对角线上空间频域的信息就是水平和垂直方向上信息的倍；

10)将所得各个角度下的频域图像上的两个对角线上的高频信息进行提取融合，得到融合后的频域图像；

11)将融合后的频域图像进行傅里叶逆变换，返回空间域，得到一张像素超分辨图像。

2.如权利要求1所述的旋转无透镜像素超分辨成像方法，其特征在于，在步骤2)中，照明光源采用LED光源，发出部分相干光。

3.如权利要求1所述的旋转无透镜像素超分辨成像方法，其特征在于，在步骤7)中，利用快速傅里叶插值算法进行尺寸扩大采用：对原始干涉图像的频域外部进行补零操作，使频域扩大范围为2～3倍。

4.一种旋转无透镜像素超分辨成像系统，其特征在于，所述旋转无透镜像素超分辨成像系统包括：照明光源、滤光片、透镜、光纤、旋转载物台、面阵探测器以及计算机；其中，照明光源发出照明光，照明光为部分相干光；照明光经滤光片滤光，由经透镜汇聚，经光纤传输，遇到样本后，其中一部分发生散射，另一部分直接透射穿过样本继续传播；散射光和透射光在面阵探测器接收面上发生干涉，形成原始干涉图像；面阵探测器采集原始干涉图像，传输至计算机进行存储；样本或面阵探测器放置在旋转载物台上，通过旋转载物台控制样本与面阵探测器之间发生相对的旋转；完成一个角度的原始干涉图像采集后，通过旋转载物台旋转到下一个角度再进行原始干涉图像采集，直至采集n次，每次旋转角度为π/2n，n为≥3的自然数；计算机对原始干涉图像进行数字全息重建和旋转配准，获得具有样本平面上的分布情况的各个角度下的旋转配准后的全息重建样本图像；利用傅里叶变换使图像变换到频域，得到各个角度下的频域图像，频域上由于对角线的长度为边长的倍，所以对角线上空间频域的信息就是水平和垂直方向上信息的倍；将各个角度下的频域图像上的两个对角线上的高频信息进行提取融合，得到融合后的频域图像，将融合后的频域图像进行傅里叶逆变换，返回空间域，得到一张像素超分辨图像。

5.如权利要求4所述的旋转无透镜像素超分辨成像系统，其特征在于，所述照明光源采用LED光源，发出部分相干光。

6.如权利要求4所述的旋转无透镜像素超分辨成像系统，其特征在于，所述面阵探测器采用CCD或CMOS探测器。