[发明专利]基于光学传递函数的X光高分辨率成像方法

权利要求书

1.一种基于光学传递函数的X光高分辨率成像方法，其特征在于，包括步骤：

S1：利用X光源透过入射小孔照射到待成像的物体上；

S2：采用散射介质散射透过所述物体的X光，散射后的X光透过出射光阑在X光相机的探测平面上形成不均匀的光强分布，X光相机记录所述光强分布；

S3：移动物体，让透过入射小孔的X光轮流照射到物体的各个部分，同时X光相机记录下每个部分被照射时在探测面形成的光强分布；

S4：在满足光深条件的散射下，根据所述光强分布采用光学传递函数的相位描述出衍射极限分辨率的成像，以恢复出物体的图像，

所述步骤S4包括：

用O(x,y)描述物体，其傅里叶变换在空间频谱域写为其中(x,y)为空间位置坐标，(u,v)为傅里叶空间的坐标；用I(x,y)描述X光相机记录到的光强分布，其傅里叶变换在空间频谱域写为成像系统的点扩散函数写为S(x,y)，其傅里叶变换成的空间频谱称为光学传递函数，记为其中和具有如下关系：

上述公式可写为：

其中i表示虚数单位，Φ_S(u,v)为光学传递函数的相位，定义且证明了为物体衍射极限分辨率的像的空间频谱，当光学传递函数的相位确定后，物体衍射极限分辨率的成像可通过如下解析公式求得：

其中代表反傅里叶变换。

2.如权利要求1所述的基于光学传递函数的X光高分辨率成像方法，其特征在于，所述光学传递函数的相位通过实验标定。

3.如权利要求1所述的基于光学传递函数的X光高分辨率成像方法，其特征在于，所述光学传递函数的相位Φ_S(u,v)由单帧光强分布I(x,y)通过相位恢复算法进行计算得到，运用相位恢复算法，通过物体的傅里叶的模值算得物体的相位Φ_O(u,v)，然后通过如下公式求得光学传递函数的相位：

Φ_S(u,v)＝Φ_I(u,v)-Φ_O(u,v)

其中，Φ_I(u,v)为I(x,y)的傅里叶变换的相位。

4.如权利要求1所述的基于光学传递函数的X光高分辨率成像方法，其特征在于，所述光学传递函数的相位Φ_S(u,v)由多帧光强分布{I₁(x,y),I₂(x,y),…,I_n(x,y)}通过以下步骤计算得到，其中，{I₁(x,y),I₂(x,y),…,I_n(x,y)}为同一个物体的不同部分或者是不同的物体在成像系统中被X光相机记录下的各个光强分布图样，其中，n大于等于2，

步骤1：生成初始的光学传递函数的相位Φ_k＝1,j＝1，并输入到第一个迭代过程中；

步骤2：在第k个迭代过程中，运用上一个迭代而得的光学传递函数的相位按如下公式计算物体的空间频谱：

其中，arg{}为取复数相位的操作，为第j帧光强分布的空间傅里 叶频谱；

步骤3：反傅里叶变换计算物体的像

步骤4：采用所知物体的物理性质作为限制性条件来更新物体的像：

其中，Re{}为取复数实部的操作，上式表明：物体的像必须是正实数，小于零的值都强制性的赋值为零；物体只在某个范围有值，且以Γ来表示，此范围外的值均为零；

步骤5：计算更新后的像的空间频谱：

步骤6：更新光学传递函数的相位：

步骤7：如果j未对应着最后一幅散斑，则用下一幅散斑j+1重复步骤2至步骤6；

步骤8：如果j对应着最后一幅散斑，则进行查看是否满足收敛条件，如果不满足，则跳转到步骤2，从第一幅散斑进行新一轮的迭代计算，如果满足，则退出迭代，给出最后更新的Φ'_k,n。