[发明专利]多角度照明无透镜成像方法、系统及装置

说明书

本发明公开一种多角度照明无透镜成像方法、系统及装置，其中方法包括：S100、获取若干张衍射图样，所述衍射图样为不同光照角度的光波通过光阑照射到样本面上时，图像传感器所采集的成像；S200、基于所述衍射图样进行迭代重建，获得成像结果，具体为，计算各衍射图像所对应的相对位移；基于所述相对位移对成像过程进行模拟计算，获得传播到样本面上的光强数据；计算当前目标估计误差，基于光强数据和所述当前目标估计误差更新样本面所对应的目标样本函数；重复上述步骤，直至达到预设的迭代条件，将更新后的目标样本函数作为相应的成像结果并输出。本发明通过模拟成像的过程进行相位恢复和叠层成像，并加以迭代，提高重建分辨率，优化成像结果。

技术领域

本发明涉及无透镜成像领域，尤其涉及一种多角度照明无透镜成像方法、系统及装置。

背景技术

无透镜片上显微技术是一种新型的计算成像技术，其不需要成像透镜聚焦，而直接将目标样本载玻片紧贴于传感器以记录图像，并结合对应的图像恢复算法实现清晰图像的重建。无透镜显微技术已经被广泛接受为许多应用的一种替代和经济有效的解决方式，例如病理学、细胞计数等，无透镜显微技术的主要优点是其整体架构紧凑、简单，以及在空间分辨率和视场方面的可扩展性，然而，无透镜成像的有效性依赖于捕获图像的高信噪比，其可实现的空间分辨率与测量的信噪比密切相关，但在无透镜显微镜的光学系统中，高信噪比条件很难保证。

噪声源包括光子噪声、来自图像传感器的电子噪声、因数模转换产生的量化噪声以及相干光源的散斑噪声；此外，一些具有高吸收率和低透光率的染色生物样品将导致结果图像具有低信噪比；如果记录的原始图像被噪声破坏，则恢复的图像结果会因产生伪像而恶化。除此之外，在无透镜成像结构中，因为传感器本身并不具备放大能力，成像的分辨率往往较低。传统的无透镜全息成像往往采用相干光进行照明，并将目标载玻片尽可能靠近光源以获得足够的放大率。但是这种方法有着根本的矛盾，即放大率与视场范围大小之间的矛盾，当放大率变大时，视场变小，反之亦然。前者限制了系统可实现的极限分辨率，而后者则决定了其成像的范围。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种能够优化成像结果的多角度照明无透镜成像方法、系统及装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种多角度照明无透镜成像方法，包括以下步骤：

S100、获取若干张衍射图样，所述衍射图样为不同光照角度的光波通过光阑照射到样本面上时，图像传感器所采集的成像；

S200、基于所述衍射图样进行迭代重建，获得成像结果，具体步骤为：

提取位于光轴处的光波所对应的衍射图样作为参考图样，将所述参考图样和各衍射图像进行交叉关联，获得相对位移；

基于所述相对位移对成像过程进行模拟计算，获得传播到样本面上的光强数据；

计算当前目标估计误差，基于光强数据和所述当前目标估计误差更新样本面所对应的目标样本函数；

重复上述步骤，直至达到预设的迭代条件，获取更新后的目标样本函数作为相应的成像结果并输出。

作为一种可实施方式：

基于所述相对位移模拟获得相应的平面波，所述平面波与所述光波一一对应；

基于光阑函数和所述平面波计算获得光照函数；

基于光照函数和目标样本函数计算获得相应的出口波估计，获得第一出口波估计；

对第一出口波估计传播到图像传感器上的过程进行模拟计算，获得相应的衍射图样估计；

基于预设的约束条件对所述衍射图样估计反向传播回样本面的过程进行模拟计算，获得第二出口波估计；