[发明专利]一种面向大视场高分辨率显微成像的图像迭代重构方法

摘要

本发明公开了一种面向大视场高分辨率显微成像的图像迭代重构方法，首先LED阵列作为显微镜的照明光源，顺次点亮其中每一个LED元素，照射样品后采集相对应的图像；利用LED阵列中位于中心的LED元素照射样品所拍摄到的低分辨率图像来初始化高分辨率图像的振幅与相位；采用增量梯度法将所采集的每一幅图像在频域中逐一进行合成孔径运算；以代价函数值为判据对增量梯度迭代系数进行更新；当增量梯度迭代系数小于一个给定的阈值时，停止迭代。本发明在于其无需复杂的参数调节，并对采集图像中的噪声具有很强的抵御能力，能够非常稳定并且准确地重建出大视场高分辨率图像。

主权项

1.一种面向大视场高分辨率显微成像的图像迭代重构方法，其特征在于步骤如下：步骤一，图像采集：LED阵列作为显微镜的照明光源，顺次点亮其中每一个LED元素，照射样品后采集相对应的图像；步骤二，初始化：利用LED阵列中位于中心的LED元素照射样品所拍摄到的低分辨率图像来初始化高分辨率图像的振幅与相位；步骤三，迭代重构：采用增量梯度法将所采集的每一幅图像在频域中逐一进行合成孔径运算，所述迭代重构分为三个子步骤：第一步，采用增量梯度法对高分辨率物函数的傅里叶变换向量进行如下更新：其中，α^k为增量梯度迭代系数；代表被Ii更新后的子频谱：上面的公式中的下标i代表内循环迭代次数，上标k代表外循环迭代次数；W_i为权重矩阵，P_i为孔径函数矩阵，是由孔径函数P(u)所决定的M×L的矩阵：Diag()代表对角矩阵，其对角线元素依次为|P_m,i|_max代表孔径函数模的最大值；第二步，高分辨率物函数的傅里叶变换向量更新完毕之后，内循环迭代次数加1，即i←i+1，切换到下一幅低分辨率图像向量I_i，i＝1,2,...,N，重复第一步；第三步，当所有图像遍历过一次后，即每幅低分辨率图像向量I_i，i＝1,2,...,N均参与迭代运算直到i＝N，步骤三完成；步骤四，增量梯度迭代系数更新：以代价函数值为判据对增量梯度迭代系数进行更新，所述增量梯度迭代系数更新分为三个子步骤：第一步，计算当前高分辨率物函数的傅里叶变换向量所对应的代价函数值ε^k所对应的误差函数：其中，F是离散傅里叶变换的矩阵表达形式；第二步，以代价函数值ε^k为判据对增量梯度迭代系数进行更新，更新公式如下：第三步，外循环迭代次数加1，即k←k+1，内循环迭代次数清0，即i←0；步骤五，停止迭代判断：当增量梯度迭代系数小于一个给定的阈值时，停止迭代，此时的高分辨率图像的振幅与相位就是最终得到的大视场高分辨率显微图像。