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原文传递一种基于TIE的相位成像方法、装置及可读存储介质

专利名称：	一种基于TIE的相位成像方法、装置及可读存储介质
摘要：	本发明实施例公开了一种基于TIE的相位成像方法、装置及可读存储介质，控制双相机对标准棋盘格进行同步单帧成像，得到标准棋盘格的正离焦图像和负离焦图像；分别提取正离焦图像和负离焦图像中的角点；基于正离焦图像的角点坐标位置以及负离焦图像的角点坐标位置，求解单应矩阵；根据求得的单应矩阵将其中一个离焦图像相对另一个离焦图像进行视场矫正；通过完成视场矫正后的双相机动态相位成像系统，对预设的实验样品进行相位成像。通过本发明的实施，利用标准棋盘格所成的像来计算单应矩阵，利用单应矩阵对其中一个相机的视场图像进行矫正，可以达到亚像素级匹配精度，保证了TIE相位成像系统的精度，提高了成像效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳大学
发明人：	刘晓利;张璐;汤其剑;彭翔
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910547569.2
公开号：	CN110411981A
代理机构：	深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙)
代理人：	赵胜宝
分类号：	G01N21/41(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种基于光强传输方程TIE的相位成像方法，应用于基于TIE的双相机动态相位成像系统，所述双相机动态相位成像系统的双目镜筒上配置有双相机，其中一个目镜筒与对应配置的相机之间设置有铜环，其特征在于，包括：控制所述双相机对标准棋盘格进行同步单帧成像，得到所述标准棋盘格的正离焦图像和负离焦图像；分别提取所述正离焦图像和负离焦图像中的角点；所述角点为棋盘格上每相邻的两个格子所重合的顶点；基于所述正离焦图像的角点坐标位置以及所述负离焦图像的角点坐标位置，求解单应矩阵；根据求得的单应矩阵将其中一个离焦图像相对另一个离焦图像进行视场矫正；通过完成所述视场矫正后的所述双相机动态相位成像系统，对预设的实验样品进行相位成像。 2.如权利要求1所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，所述分别提取所述正离焦图像和负离焦图像中的角点包括：分别计算所述正离焦图像和负离焦图像中像素点在水平和垂直方向上的梯度，基于所述梯度得到自相关矩阵；基于对应的所述自相关矩阵分别计算所述正离焦图像和负离焦图像中各像素点的兴趣值；分别将所述正离焦图像和负离焦图像中，局部范围内的极大兴趣值所对应的像素点确定为角点。 3.如权利要求1所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，所述单应矩阵为所述正离焦图像平面上的角点对应到所述负离焦图像平面上的角点的映射关系；所述根据求得的单应矩阵将其中一个离焦图像相对另一个离焦图像进行视场矫正包括：根据求得的单应矩阵将所述正离焦图像的角点坐标位置变换至与所述负离焦图像的角点坐标位置同一坐标系，以进行视场矫正。 4.如权利要求3所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，所述基于所述正离焦图像的角点坐标位置以及所述负离焦图像的角点坐标位置，求解单应矩阵包括：最小化一个误差函数，所述误差函数表示如下：其中，E为所述误差函数，H为单应矩阵，且a33归一化为1，为所述负离焦图像中的角点坐标位置，且N为所取的角点的数目，表示所述正离焦图像中的角点坐标位置，且将所述正离焦图像的角点坐标位置以及所述负离焦图像的角点坐标位置代入所述误差函数，求解所述单应矩阵。 5.如权利要求1所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，在所述通过完成所述视场矫正后的所述双相机动态相位成像系统，对预设的实验样品进行相位成像之前，还包括：获取已知尺寸的微透镜阵列进行视场矫正后的正离焦图像和负离焦图像；基于所述微透镜阵列的正离焦图像和负离焦图像求解TIE，得到所述微透镜阵列的相位信息；根据所述微透镜阵列的相位信息计算所述微透镜阵列的高度分布数据；基于所述高度分布数据计算单个微透镜的曲率半径；将计算得到的所述曲率半径与预设的曲率半径参考值进行比较，并根据比较结果确定视场矫正操作是否理想；其中，在所述视场矫正操作理想时，执行所述通过完成所述视场矫正后的所述双相机动态相位成像系统，对预设的实验样品进行相位成像的步骤。 6.如权利要求5所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，所述根据所述微透镜阵列的相位信息计算所述微透镜阵列的高度分布数据包括：将所述微透镜阵列的相位信息代入预设的高度分布计算公式，计算所述微透镜阵列的高度分布数据，所述高度分布计算公式表示如下：其中，h为所述高度分布数据，为所述微透镜阵列的相位信息，λ为波长，n为周围介质的折射率。 7.如权利要求5所述的基于TIE的相位成像方法，其特征在于，所述基于所述高度分布数据计算单个微透镜的曲率半径包括：基于所述高度分布数据确定单个微透镜截面的最大高度；将所述最大高度代入预设的曲率半径计算公式，计算所述单个微透镜的曲率半径，所述曲率半径计算公式表示如下：其中，Roc为所述曲率半径，h为所述最大高度，D为微透镜直径。 8.一种基于TIE的相位成像装置，应用于基于TIE的双相机动态相位成像系统，所述双相机动态相位成像系统的双目镜筒上配置有双相机，其中一个目镜筒与对应配置的相机之间设置有铜环，其特征在于，包括：控制模块，用于控制所述双相机对标准棋盘格进行同步单帧成像，得到所述标准棋盘格的正离焦图像和负离焦图像；提取模块，用于分别提取所述正离焦图像和负离焦图像中的角点；所述角点为棋盘格上每相邻的两个格子所重合的顶点；求解模块，用于基于所述正离焦图像的角点坐标位置以及所述负离焦图像的角点坐标位置，求解单应矩阵；矫正模块，用于根据求得的单应矩阵将其中一个离焦图像相对另一个离焦图像进行视场矫正；成像模块，用于通过完成所述视场矫正后的所述双相机动态相位成像系统，对预设的实验样品进行相位成像。 9.一种电子装置，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信总线；所述通信总线用于实现所述处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器用于执行所述存储器中存储的一个或者多个程序，以实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于TIE的相位成像方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于TIE的相位成像方法的步骤。
所属类别：	发明专利