CN110411983A - 一种高分辨率衍射成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高分辨率衍射成像方法及装置，包括：步骤S110、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取所述检测器位置处光的波函数；步骤S120、分离所述检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；步骤S130、根据所述检测器接收到的光强度，以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对所述第一振幅进行修正得到第二振幅；步骤S140、将所述第二振幅与所述第一相位合并形成所述检测器位置处的波前估计；所述计算样本为模拟计算中一个计算像素，所述计算像素的尺寸小于所述检测器的物理像素尺寸。本发明以实现利用像素细分进一步提高重构的图像分辨率，实现弱吸收物体的高对比度高分辨率成像。

Description

一种高分辨率衍射成像方法及装置

技术领域

本发明涉及光学成像技术，尤其涉及一种高分辨率衍射成像方法及装置。

背景技术

弱吸收物体的成像在科学研究和工程应用中是常面临的问题，比如活体细胞的形态检测，短波长下材料特性的测量等。目前的电子图像采集传感器只能记录光波经过物体后的强度变化，当直接应用到弱物体成像时，获得的图像对比度会很低。我们知道当光波通过物体时，除了光波吸收变化外，不同部分(组分)还会引入时延(相位)变化。然而传统的基于透镜(或反射镜)的光学成像系统无法测量到这些相位变化，这就是成像科学中的著名的＂相位问题＂。常用的获得相位的办法是泽尔尼克相衬成像方法。该方法在物镜后焦面上放置相位板，通过改变物光光谱的方式将物体引入的光波的相位变化转化为可记录的光场的强度变化。但是泽尔尼克相衬方法获得的相位信息是高度非线性的，无法对样品做严格定量的分析。全息显微成像技术是另外一种发展较为成熟的相位测量方法。该方法通过引入参考光来记录物光和参考光的干涉条纹，获得物波前的信息。参考光的使用要求该方法在具有高度灵敏度的同时，也对外界环境极为敏感，同时重构图像经常伴有伪影和较强的非均匀背景。近年来发展的相位成像技术力图解决这些问题。这些进展大体分为两类：1)相衬成像技术,包括基于波前传播,基于光栅,基于晶体,基于相位扩展片(砂纸),以及强度传递方程(Transport Intensity Equation,TIE)的方法。这类方法追求高的相位灵敏度,大的视场，和折中的亚微米分辨率。典型的应用包括昆虫，小型鱼类的三维层析成像；2)相干衍射成像(Coherent Diffraction Imaging,CDI)。相干衍射成像是基于高级迭代算法,从衍射强度数据直接重构出物体的结构信息。这类方法中,特别引人瞩目的是过去20年里扫描相干衍射成像技术(Ptychography)的发展。相比于相衬成像(phase contrastImaging),相干衍射成像多追求原子和纳米尺度的高分辨率,常和X光或电子等短波长辐射源结合应用。扫描相干衍射成像技术是介于全场成像和扫描成像之间的一种技术方案。它使用一个有限大小的照明光扫描物体，在每个扫描点处记录二维衍射强度图样，重要的是保证相邻的扫描点间的照明区域有足够的重叠(一般照明光波面积的60％)。这个方案突破了原有方法只适用于孤立样品的限制,也适合复杂扩展样品的测量。利用相邻重叠照明区域带来的数据冗余性，被测物体的振幅和相位信息可以被Ptychographic IterativeEngine(PIE算法)算法快速准确恢复出来。该方法目前在快速发展，已经成为同步辐射装置上的主流成像技术之一。在生命科学和材料科学应用上都有广阔的前景。

对于光学成像系统，分辨率是判断系统质量的重要指标。在远场几何中,相干衍射成像方法理论分辨率由照明光波长和记录数据的最大衍射角度决定。在实际实验中,扫描相干衍射成像可实现的分辨率还受限于运动平台的位置不确定性。平移台位置误差会极大影响PIE算法获得图像的分辨率。为消除扫描台精度的影响,目前的解决方案有两种:1)在平移台上集成干涉测量装置,尽量准确地获得实际的扫描位置；2)利用记录数据的高冗余度,在重构图像的同时对扫描位置做改进估算。第二种方案中位置更新算法包括:串行相关算法、退火算法、共轭梯度算法、相似结构方法等诸多修正算法。

扫描相干衍射成像除了目前研究较多的远场实验结构,也可以在近场几何实验布局下实现。近场结构的优势包括可以获得更大的视场范围,更大的样品工作距离。然而在近场系统如何实现超像素尺寸分辨率这方面目前还缺少合适的解决方法。

发明内容

本发明实施例提供一种高分辨率衍射成像方法及装置，以实现利用像素细分进一步提高重构的图像分辨率，实现弱吸收物体的高对比度高分辨率成像。

第一方面，本发明实施例提供一种高分辨率衍射成像方法，包括：

步骤S110、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取所述检测器位置处光的波函数；

步骤S120、分离所述检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；

步骤S130、根据所述检测器接收到的光强度，以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对所述第一振幅进行修正得到第二振幅；

步骤S140、将所述第二振幅与所述第一相位合并形成所述检测器位置处的波前估计；

其中，所述计算样本为模拟计算中一个计算像素，所述计算像素的尺寸小于所述检测器的物理像素尺寸。

可选地，所述步骤S130包括：

步骤S131、对所述检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数；

步骤S132、根据所述检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对所述第一波函数进行重新采样，得到第二波函数；

步骤S133、根据所述检测器接收到的光强度以及所述第二波函数得到第一比例系数；

步骤S134、根据所述第一比例系数以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数；

步骤S135、根据所述第二比例系数对所述第一振幅进行修正得到第二振幅。

可选地，还包括：

步骤S150、根据所述检测器位置处的波前估计，以及待测物体与所述检测器之间的距离，获取反向传播所述波前估计至待测物体表面时的第三波函数；

步骤S160、根据所述第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

可选地，还包括：

步骤S170、改变照明光在待测物体所在平面的位置，并重复所述步骤S110、所述步骤S120、所述步骤S130、所述步骤S140、所述步骤S150和所述步骤S160，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代；

步骤S180、判断是否满足迭代终止条件,并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

可选地，所述步骤S110包括：

步骤S111、给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数；

步骤S112、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数；

步骤S113、根据所述出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

第二方面，本发明实施例提供一种高分辨率衍射成像装置，包括：

检测器位置处光的波函数获取模块，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取所述检测器位置处光的波函数；

振幅相位分离模块，用于分离所述检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；

第二振幅获取模块，用于根据所述检测器接收到的光强度，以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对所述第一振幅进行修正得到第二振幅；

波前估计获取模块，用于将所述第二振幅与所述第一相位合并形成的所述检测器位置处的波前估计；

其中，所述计算样本为模拟计算中一个计算像素，所述计算像素的尺寸小于所述检测器的物理像素尺寸。

可选地，所述第二振幅获取模块包括：

第一波函数获取单元，用于对所述检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数；

第二波函数获取单元，用于根据所述检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对所述第一波函数进行重新采样，得到第二波函数；

第一比例系数获取单元，用于根据所述检测器接收到的光强度以及所述第二波函数得到第一比例系数；

第二比例系数获取单元，用于根据所述第一比例系数以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数；

第二振幅获取单元，用于根据所述第二比例系数对所述第一振幅进行修正得到第二振幅。

可选地，还包括：

第三波函数获取模块，用于根据所述检测器位置处的波前估计，以及待测物体与所述检测器之间的距离，获取反向传播所述波前估计至待测物体表面时的第三波函数；

透过率函数及照明光波函数获取模块，用于根据所述第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

可选地，还包括：

迭代模块，用于改变照明光在待测物体所在平面的位置，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代；

重复计算判断模块，用于判断是否满足迭代终止条件,并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

可选地，所述检测器位置处光的波函数获取模块包括：

透过率函数及照明光波函数设置单元，用于给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数；

出波的波函数获取单元，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数；

检测器位置处光的波函数获取单元，用于根据所述出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

对于样品和检测器相距很远的系统结构，分辨率由检测器传感面大小决定(像素尺寸乘以像素数)。对近场记录几何，获得的图像分辨率受检测器像素尺寸限制。本发明实施例提供的高分辨率衍射成像方法中，不再将物理像素设置为计算像素，而是设置计算像素的尺寸小于检测器的物理像素尺寸，将物理像素进行了细分，并将像素细分与迭代算法相结合，用于处理衍射强度数据，获得高分辨率振幅和相位图像，以实现利用像素细分进一步提高重构的图像分辨率，实现弱吸收物体的高对比度高分辨率成像。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像系统的示意图；

图2为采用图1所示高分辨率衍射成像系统照明光有部分重叠的数据记录过程的示意图；

图3为计算像素与检测器的物理像素的对比示意图；

图4为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像方法的流程图；

图5为图4中步骤S110所包括步骤的流程图；

图6为图4中步骤S130所包括步骤的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像装置的示意图；

图8为图7中检测器位置处光的波函数获取模块的示意图；

图9为图7中第二振幅获取模块的示意图；

图10为模拟中300次迭代后、无欠采样时时重构的物体复透过率函数的振幅图像；

图11为模拟中300次迭代后、无欠采样时时重构的物体复透过率函数的相位图像；

图12为模拟中300次迭代后、4×4欠采样时重构的物体复透过率函数的振幅图像；

图13为模拟中300次迭代、4×4欠采样时重构的物体复透过率函数的相位图像；

图14为使用检测器获取的实验数据重构后得到的图像；

图15为对检测器获取图像做4×4像素细分时，重构后得到的图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像系统的示意图，图2为采用图1所示高分辨率衍射成像系统照明光有部分重叠的数据记录过程的示意图，图3为计算像素与检测器的物理像素的对比示意图，参考图1、图2和图3，高分辨率衍射成像系统包括光源100、待测物体200和检测器300。待测物体200位于光源100和检测器300之间。光源100要求具有一定程度的相干性。光源100在待测物体200上形成有限大小的照明区域(光斑)。待测物体200到检测器300的光波传播距离较短，属于近场衍射情况。在可见光波段，这个距离在几毫米到几百毫米之间，衍射光斑接近物体的阴影，即从一个物点发出来的光只影响到较少数检测器的物理像素。光源100发射的照明光照射到待测物体200上形成一个扫描位置201(即一个光斑为为一个扫描位置)，照明光穿过待测物体200后形成的衍射图像被检测器300接受并形成衍射图像301。在多次测量中，通过改变照明光和待测物体300上的相对位置，可以在检测器300形成多个对应物体不同区域的衍射图像301。相邻两个扫描位置201有足够的重叠。检测器300包括多个物理像素302。现有技术中，往往将物理像素设置为计算像素，物理像素与计算像素的尺寸相同，且衍射成像时直接用物理像素获取的光强度的平方根替换计算像素中的振幅。在样品和检测器距离较近的情况下(近场)，成像的分辨率依赖于检测器300的像素大小。

图4为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像方法的流程图，参考图4，高分辨率衍射成像方法包括：

步骤S110、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

其中，波函数为复数，包括表示振幅的实部和表示相位的虚部。

步骤S120、分离检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；

步骤S130、根据检测器接收到的光强度，以及检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对第一振幅进行修正得到第二振幅；

其中，计算样本为模拟计算中一个计算像素303，计算像素303的尺寸小于检测器的物理像素302尺寸。图3中示例性地，一个物理像素302的尺寸范围内可以设置4×4个计算像素303，但并不以此为限，一个物理像素302的尺寸范围内可以设置非整数(例如5.4×5.4)个计算像素303。

步骤S140、将第二振幅与第一相位合并形成检测器位置处的波前估计。

本发明实施例提供的高分辨率衍射成像方法中，不再将物理像素设置为计算像素，而是设置计算像素的尺寸小于检测器的物理像素尺寸，将物理像素进行了细分，并将像素细分与迭代算法相结合，以实现利用像素细分进一步提高重构的图像分辨率，实现弱吸收物体的高对比度高分辨率成像。且在近场扫描相干衍射成像中，同一物体区域被多次照明和记录。由结构光照明理论我们知道多次测量可以记录到更多的物波高频信息。本发明实施例利用迭代算法提取出已经记录在数据里的高频信息以提高成像的分辨率，实现远小于检测器像素尺寸的成像分辨率。

图5为图4中步骤S110所包括步骤的流程图，参考图5，步骤S110包括：

步骤S111、给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数。

示例性地，将待测物体的预设透过率函数所有样本值设置为1，将预设照明光波函数所有样本值设置为1。

步骤S112、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数。

步骤S113、根据出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

图6为图4中步骤S130所包括步骤的流程图，参考图6，步骤S130包括：

步骤S131、对检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数。

示例性地，假设检测器处处光的波函数为：

ψ(x_D，y_D)＝A(x_D，y_D)exp[iφ(x_D，y_D)]，

其中A(x_D，y_D)为第一振幅，φ(x_D，y_D)为第一相位。对检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数为：

其中，K(s，t)是平滑卷积核函数，符号*代表卷积运算，Δd_x，Δd_y为计算样本间隔。

步骤S132、根据检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对第一波函数进行重新采样，得到第二波函数。

示例性地，按照检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对第一波函数进行重新采样，得到第二波函数Δp_x，Δp_y为检测器的物理像素尺寸。在图3所示的情况下，重新采样的间隔为计算样本间隔的4倍。

步骤S133、根据检测器接收到的光强度以及第二波函数的强度得到第一比例系数。

示例性地，检测器接收到的光强度I(mΔp_x，nΔp_y)，第一比例系数为：

步骤S134、根据第一比例系数以及检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数。

示例性地，由于计算像素的尺寸小于检测器的物理像素尺寸，计算像素的数据点的数量多于物理像素的数据点的数量，检测器接收到的光强度的数据点并不足以满足所有的计算像素，因此可以采用数据内插的方式来根据已有的光强度的数据点来产生新的数据点，从而对应于任何一个计算像素均有一个比例系数与之对应，即获得第二比例系数R(sΔd_x，tΔd_v)。

步骤S135、根据第二比例系数对第一振幅进行修正得到第二振幅。

示例性地，将任意计算像素对应的第一振幅乘以第二比例系数，以得到修正后的振幅，即得到第二振幅。

可选地，参考图4，高分辨率衍射成像方法还包括：

步骤S150、根据检测器位置处的波前估计，以及待测物体与检测器之间的距离，获取反向传播波前估计至待测物体表面时的第三波函数。

步骤S160、根据第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

可选地，参考图4，高分辨率衍射成像方法还包括：

步骤S170、改变照明光在待测物体所在平面的位置，并重复步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140、步骤S150和步骤S160，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代。

步骤S180、判断是否满足迭代终止条件,并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

迭代终止条件比如达到预设计算次数，或者直至检测器计算得到的振幅与记录得到的第一振幅之间的差值小于预设值；

其中，检测器接收到的振幅的平方等于检测器接收到的光强度。

示例性地，结合参考图2，第一幅实验强度图处理过程中，照明光在待测物体200上产生一个扫描位置201。对应地，执行一次步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140、步骤S150和步骤S160。改变照明光在待测物体200所在平面的位置，照明光在待测物体200上产生另一个扫描位置201，即实现了第二次测量，第二幅实验强度图处理过程中，重复步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140、步骤S150和步骤S160。依次类推完成所有的实验图处理,定义为一次迭代。这组数据中，单一衍射强度图(即衍射图像301)的使用顺序是灵活的，可以和记录的顺序一致，也可以随机选取(比如记录为1，2，3，4，5，6，7，8，9；使用为2，4，1，5，9，8，7，6，3)。该迭代过程重复多次直至达到预设计算次数，或者直至检测器接收到的振幅与第一振幅之间的差值小于预设值时结束计算。

图7为本发明实施例提供的一种高分辨率衍射成像装置的示意图，参考图7，高分辨率衍射成像装置包括检测器位置处光的波函数获取模块10、振幅相位分离模块20、第二振幅获取模块30和波前估计获取模块40。检测器位置处光的波函数获取模块10，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。振幅相位分离模块20，用于分离检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位,。第二振幅获取模块30，用于根据检测器接收到的光强度，以及检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对第一振幅进行修正得到第二振幅。波前估计获取模块40，用于将第二振幅与第一相位合并形成的检测器位置处的波前估计。其中，计算样本为模拟计算中一个计算像素，计算像素的尺寸小于检测器的物理像素尺寸。

图8为图7中检测器位置处光的波函数获取模块的示意图，参考图8，检测器位置处光的波函数获取模块10包括透过率函数及照明光波函数设置单元11、出波的波函数获取单元12和检测器位置处光的波函数获取单元13。透过率函数及照明光波函数设置单元11，用于给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数。出波的波函数获取单元12，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数。检测器位置处光的波函数获取单元13，用于根据出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

图9为图7中第二振幅获取模块的示意图，参考图9，第二振幅获取模块30包括第一波函数获取单元31、第二波函数获取单元32、第一比例系数获取单元33、第二比例系数获取单元34和第二振幅获取单元35。第一波函数获取单元31，用于对检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数。第二波函数获取单元32，用于根据检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对第一波函数进行重新采样，得到第二波函数。第一比例系数获取单元33，用于根据检测器接收到的光强度以及第二波函数得到第一比例系数。第二比例系数获取单元34，用于根据第一比例系数以及检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数。第二振幅获取单元35，用于根据第二比例系数对第一振幅进行修正得到第二振幅。

可选地，参考图7，高分辨率衍射成像装置还包括第三波函数获取模块50和透过率函数及照明光波函数获取模块60。第三波函数获取模块50，用于根据检测器位置处的波前估计，以及待测物体与检测器之间的距离，获取反向传播波前估计至待测物体表面时的第三波函数。透过率函数及照明光波函数获取模块60，用于根据第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

可选地，参考图7，高分辨率衍射成像装置还包括迭代模块70和重复计算判断模块80。迭代模块70用于改变照明光在待测物体所在平面的位置，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代。重复计算判断模块80，用于判断是否满足迭代终止条件，并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

本发明为了验证上述高分辨率衍射成像方法以及高分辨率衍射成像装置提高重构的图像分辨率的效果，对此作出了模拟验证和实验验证。

图10为模拟中300次迭代后、无欠采样时重构的物体复透过率函数的振幅图像，图11为模拟中300次迭代后、无欠采样时重构的物体复透过率函数的相位图像，图12为模拟中300次迭代后、4×4欠采样时重构的物体复透过率函数的振幅图像，图13为模拟中300次迭代后、4×4欠采样时重构的物体复透过率函数的相位图像，参考图10、图11、图12和图13，光源的波长为405nm。待测到检测器的距离为5mm。检测器像素尺寸2.4微米。照明光的光斑的直径为160个像素，为0.4mm。待测物体扫描栅格平均间距为20个像素，9*9＝81个扫描位置。在无欠采样的情况下，记录的数据采样满足奈奎斯特采样定理。改变检测器的物理像素尺寸为2.4*4＝9.6μm。生成81幅衍射幅度数据(81幅衍射图像)。由于模拟中为了减少计算量，本申请的研究人员增大了检测器的物理像素尺寸，可以看出数据存在严重的欠采样的情况。尽管图12、图13中示出的振幅和相位图像的图质量由于欠采样比图10、图11示出的振幅和相位图像的图质量略有降低，但是待测物体的主要特征都清楚地重构出来了。验证了算法的有效性。

图14为使用检测器获取的实验数据重构后得到的图像，图15为对检测器获取图像做4×4像素细分时，重构后得到的图像，参考图14和图15，照明光由一个放置在待测物体前8.2mm的400μm的小孔产生。待测物体到检测器的距离为5mm。用扫描步长50μm的近似规则的9x9网格扫描待测物体，获得共81个衍射图像。和前面的模拟不同，对实验数据的重构，我们固定相邻两个物理像素之间的间隔，通过减小计算样本间隔的方式实现对检测器物理像素的细分。这么做的好处是最大程度的挖掘检测器接收到的光强度数据内包含的待测物体的高频信息，实现最高分辨率的成像。原理上和上面改变检测器的物理像素尺寸(不同的欠采样率)的方法是一致的。随着细分比例的增高，像素细分算法获得的重构包含了更多的图像细节信息。同时检测器接收到的光强度数据对计算波前估计能施加的约束逐渐变弱，重构图像背景噪声变大。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种高分辨率衍射成像方法，其特征在于，包括：

步骤S110、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取所述检测器位置处光的波函数；

步骤S120、分离所述检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；

步骤S130、根据所述检测器接收到的光强度，以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对所述第一振幅进行修正得到第二振幅；

步骤S140、将所述第二振幅与所述第一相位合并形成所述检测器位置处的波前估计；

其中，所述计算样本为模拟计算中一个计算像素，所述计算像素的尺寸小于所述检测器的物理像素尺寸。

2.根据权利要求1所述的高分辨率衍射成像方法，其特征在于，所述步骤S130包括：

步骤S131、对所述检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数；

步骤S132、根据所述检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对所述第一波函数进行重新采样，得到第二波函数；

步骤S133、根据所述检测器接收到的光强度以及所述第二波函数的强度得到第一比例系数；

步骤S134、根据所述第一比例系数以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数；

步骤S135、根据所述第二比例系数对所述第一振幅进行修正得到第二振幅。

3.根据权利要求1所述的高分辨率衍射成像方法，其特征在于，还包括：

步骤S150、根据所述检测器位置处的波前估计，以及待测物体与所述检测器之间的距离，获取反向传播所述波前估计至待测物体表面时的第三波函数；

步骤S160、根据所述第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

4.根据权利要求3所述的高分辨率衍射成像方法，其特征在于，还包括：

步骤S170、改变照明光在待测物体所在平面的位置，并重复所述步骤S110、所述步骤S120、所述步骤S130、所述步骤S140、所述步骤S150和所述步骤S160，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代；

步骤S180、判断是否满足迭代终止条件,并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

5.根据权利要求1所述的高分辨率衍射成像方法，其特征在于，所述步骤S110包括：

步骤S111、给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数；

步骤S112、根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数；

步骤S113、根据所述出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。

6.一种高分辨率衍射成像装置，其特征在于，包括：

检测器位置处光的波函数获取模块，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取所述检测器位置处光的波函数；

振幅相位分离模块，用于分离所述检测器位置处光的波函数得到第一振幅和第一相位；

第二振幅获取模块，用于根据所述检测器接收到的光强度，以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系对所述第一振幅进行修正得到第二振幅；

波前估计获取模块，用于将所述第二振幅与所述第一相位合并形成的所述检测器位置处的波前估计；

其中，所述计算样本为模拟计算中一个计算像素，所述计算像素的尺寸小于所述检测器的物理像素尺寸。

7.根据权利要求6所述的高分辨率衍射成像装置，其特征在于，所述第二振幅获取模块包括：

第一波函数获取单元，用于对所述检测器位置处光的波函数做平滑处理得到第一波函数；

第二波函数获取单元，用于根据所述检测器的相邻两个物理像素之间的间隔对所述第一波函数进行重新采样，得到第二波函数；

第一比例系数获取单元，用于根据所述检测器接收到的光强度以及所述第二波函数得到第一比例系数；

第二比例系数获取单元，用于根据所述第一比例系数以及所述检测器的物理像素和计算样本的尺寸对应关系，通过数据内插法得到第二比例系数；

第二振幅获取单元，用于根据所述第二比例系数对所述第一振幅进行修正得到第二振幅。

8.根据权利要求6所述的高分辨率衍射成像装置，其特征在于，还包括：

第三波函数获取模块，用于根据所述检测器位置处的波前估计，以及待测物体与所述检测器之间的距离，获取反向传播所述波前估计至待测物体表面时的第三波函数；

透过率函数及照明光波函数获取模块，用于根据所述第三波函数获取待测物体的实际透过率函数和实际照明光波函数。

9.根据权利要求6所述的高分辨率衍射成像装置，其特征在于，还包括：

迭代模块，用于改变照明光在待测物体所在平面的位置，直至遍历了所有的测量位置，以完成一次迭代；

重复计算判断模块，用于判断是否满足迭代终止条件,并在不符合迭代终止条件时进行下一次迭代。

10.根据权利要求6所述的高分辨率衍射成像装置，其特征在于，所述检测器位置处光的波函数获取模块包括：

透过率函数及照明光波函数设置单元，用于给定待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数；

出波的波函数获取单元，用于根据待测物体的预设透过率函数和预设照明光波函数，计算得到透过待测物体后的出波的波函数；

检测器位置处光的波函数获取单元，用于根据所述出波的波函数，以及待测物体与检测器之间的距离，获取检测器位置处光的波函数。