CN116520560A - 一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统，其中方法包括：在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，使用照射探针照射待测样品，使用摄像机采集待测样品的衍射光场的强度信息；以运动平台的每一个扫描位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，以使用种群中位置坐标计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到最大迭代次数，得到运动平台的更新位置坐标；将运动平台的更新位置坐标作为照射探针和待测样品的坐标，计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构幅值相位。本发明叠层衍射位置校正精度高、速度快。
Description
技术领域
本发明属于相干衍射成像领域，更具体地，涉及一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统。
背景技术
由于近些年学术界与工业界对成像质量要求提高，传统的光学显微镜已经难以满足成像需求，相干衍射成像(CDI)作为一种无透镜成像技术成为新的研究方向。由于相机在采集过程中只能记录强度信息，而CDI可以通过测量的强度用于恢复重建物体的图像。Ptychography是CDI中一种常用的计算方法，使用了与图像部分对应的多个衍射场信息。
Ptychography通过在物体前面放置光圈或在物体上使用局部照明探针来部分照明物体，探针扫描物体并在远场中测量相应的强度信息。通过上述一系列衍射场用于重建对象，解决了相机采集过程中强度丢失的问题。Ptychography重构图像的一大优势就是可以重构较大的视场，同时产生大视场的条件就是探针与物体之间发生相对移动。每一步位置移动的精度就直接与之后图像重构质量有着重要的关系，因此位置扰动误差对图像重构具有深远的影响。由此可以突显出探针位置校正的重大意义。
近年来，国内外在叠层衍射成像领域位置校正算法的也取得了一些成果。2008年Manuel Guizar-Sicairos等人提出了并测试了一种非线性优化算法，首次用于解决具有横向平移分集的相位恢复问题。2012年A.M.Maiden等人提出一种模拟退火算法用以Ptychography中位置校正，通过对探针位置大量猜测搜索最优位置信息。2013年张福才人提出了一种位置互相关算法在图像重建迭代过程中检索和纠正位置误差的方法，通过对更新前后的待测样品信息做互相关来搜索最优位置信息，该方法计算精度高，但是计算速度较慢。
由此可见，现有叠层衍射成像中的位置校正技术存在无法同时提升精度和速度的技术问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统，由此解决现有叠层衍射成像中的位置校正技术存在无法同时提升精度和速度的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种叠层衍射位置校正计算成像方法，所述方法应用于叠层衍射系统，叠层衍射系统包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦镜、运动平台和摄像机，激光器依次通过扩束器、可调式光阑和聚焦镜，产生照明探针照射运动平台上的待测样品，所述方法包括：
在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，使用照射探针照射待测样品，使用摄像机采集待测样品的衍射光场的强度信息；
以运动平台的每一个扫描位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，以使用种群中位置坐标计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到预设的最大迭代次数，得到运动平台的更新位置坐标；
将运动平台的更新位置坐标作为照射探针和待测样品的坐标，计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构待测样品和照射探针的幅值相位。
进一步地，所述运动平台的更新位置坐标通过如下方式迭代得到：
以运动平台的初始位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，
对于第i个初始种群，计算初始种群中每个位置坐标下照射探针和待测样品的复振幅函数，将照射探针的复振幅函数与待测样品的复振幅函数相乘得到照明探针的出口波复振幅函数；将出口波复振幅函数传播至傅里叶空间，计算衍射光场的强度信息；将计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小的位置坐标作为第i个初始种群的个体历史最佳位置；
将多个初始种群中差值最小的个体历史最佳位置作为群体历史最佳位置；
将上一次迭代时位置更新的距离、个体历史最佳位置与随机生成的个体位置之间的差值以及群体历史最佳位置与随机生成的个体位置之间的差值的加权和作为下一次迭代时位置更新的距离，以计算衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到预设的最大迭代次数，将最终迭代次数下的个体历史最佳位置和群体历史最佳位置对应的位置更新的距离与运动平台的上一次迭代的位置坐标相加得到运动平台的更新位置坐标。
进一步地，所述下一次迭代时位置更新的距离v通过如下方式计算：
v＝v0*w+c1*(xm-x)+c2*(yn-x)
其中，w表示上一次迭代时的位置惯性权重，取值在[0，1]之间；c1表示自我更新权重，取值在[0，1]之间；c2表示群体更新权重，取值在[0，1]之间；xm表示个体历史最佳位置，ym表示群体历史最佳位置，v0为上一次迭代时位置更新的距离，x为上一次迭代得到的运动平台的更新位置坐标。
进一步地，所述位置惯性权重通过如下方式调整：
其中，wmax表示位置惯性权重最大值，取值在[0，1]之间，wmin表示位置惯性权重最小值，取值在[0，1]之间，wmax＞wmin；ger表示当前的迭代次数，germax表示预设的最大迭代次数。
进一步地，所述位置惯性权重通过如下方式调整：
其中，wmax表示位置惯性权重最大值，取值在[0，1]之间，wmin表示位置惯性权重最小值，取值在[0，1]之间，wmax＞wmin，En为当前迭代次数下粒子坐标的MSE误差值，Emin为当前迭代次数下群体历史最佳位置的MSE误差值，Eavg为当前迭代次数下所有搜索粒子的平均误差。
进一步地，所述待测样品的复振幅函数为：
其中，α表示第一迭代搜索步长，取值在[0，1]之间，O(r)、O′(r)分别表示位置坐标更新前、更新后的待测样品的复振幅函数，Pm(r，λ)、Pm′(r，λ)分别表示在第m个扫描位置处位置坐标更新前、更新后的照明探针的复振幅函数，分别表示第m个扫描位置照明探针幅值替换前、替换后的衍射光场的强度信息，r表示运动平台的位置坐标，r′表示运动平台的更新位置坐标，λ表示照明探针波长，*表示共轭运算，| |max表示复振幅函数对应矩阵中各元素幅值的最大值。
进一步地，所述照射探针的复振幅函数为：
其中，β表示第二迭代搜索步长，取值在[0，1]之间。
按照本发明的另一方面，提供了一种叠层衍射位置校正计算成像装置，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行存储器中的所述计算机程序或指令，使得一种叠层衍射位置校正计算成像方法被执行。
按照本发明的另一方面，提供了一种叠层衍射位置校正计算成像系统，包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦镜、运动平台和摄像机；以及一种叠层衍射位置校正计算成像装置，所述成像装置，用于校正照射探针和待测样品的坐标。
进一步地，所述聚焦镜为聚焦透镜或聚焦反射镜。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)叠层衍射系统中带动待测样品的运动的平台存在运动误差，会导致待测样品的位置偏移，最终使得重构图像的分辨率低，本发明在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，采用粒子群算法迭代更新搜索位置，避免位置扰动导致的图像重构质量下降，由此提高重构图像的分辨率。相较于其他的叠层衍射计算成像方法，基于粒子群算法的叠层衍射位置校正成像方法对于位置搜索的更新提出新的方向，避免算法过早陷入到局部最优解，同时具有较快的搜索速度，实现了快速位置更新且具有高精度的。
(2)本发明对多个种群进行迭代，每次迭代均会得到个体历史最佳位置和群体历史最佳位置，对个体和群体均进行寻优，可以极大的提高位置搜索面积，进而提高搜索精度。本发明首次提出基于粒子群算法的叠层衍射位置校正方法，基于模拟退火的思想，将每一个位置坐标的搜索通过类似种群进化的过程提高效率。
(3)本发明在计算位置更新的距离时，将位置惯性权重、自我更新权重和群体更新权重作为位置搜索步长，以提高位置搜索的收敛速度和收敛精度。在计算复振幅函数时，设置了迭代搜索步长，以提高迭代算法的收敛速度和收敛精度。避免探针坐标位置接近会出现校正位置相互串扰的情况，通过增加粒子群迭代的多样性，更新步进距离的方式可以有效的避免算法过早陷入到局部最优解，不断向最优解迭代。
(4)本发明提供了多种位置惯性权重改变的方式，其中，权重线性减少的方式，操作简单，效率高。自适应权重更新方式可以在保证效率的同时有效提高搜索的准确率。当En＜Emin说明该种粒子搜索方向是正确的，应该以较大的数值保留之前上一次的方向搜索；En＞Emin说明粒子搜索方向偏离所探索到最优解的方向，应该减少本次搜索方向对下一次搜索方向的影响。当所有搜索粒子的平均误差Eavg远大于群体历史最佳位置Emin时，说明当前搜素方向权重应该减少。
(5)本发明在叠层衍射的射式成像系统和反射式成像系统中均可以进行叠层衍射位置校正，以克服位置扰动导致的图像重构质量下降，造成叠层衍射计算成像的待测样品清晰度退化的问题，提高重构图像的分辨率。在不同系统中的应用说明本发明可以兼容不同类型的成像系统。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种叠层衍射位置校正计算成像方法的流程图；
图2中(a)是本发明实施例1提供的一种叠层衍射位置校正计算成像系统的光路原理图；
图2中(b)是本发明实施例2提供的一种叠层衍射位置校正计算成像系统的光路原理图；
图3是本发明实施例提供的基于粒子群算法的位置校正叠层衍射计算成像方法的流程图；
图4中(a)是本发明实施例提供的仿真过程中所使用的待测样品的幅值图样；
图4中(b)是本发明实施例提供的仿真过程中所使用的待测样品的相位图样；
图5是本发明实施例提供的待测样品的二维运动平面轨迹；
图6是本发明实施例提供的未经过位置校正的样本幅值重构图；
图7是本发明实施例提供的经过粒子群算法叠层衍射位置校正的样本幅值重构图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1为激光器，2为扩束器，3为可调光阑，4为聚焦镜，5为运动平台，6为摄像机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种叠层衍射位置校正计算成像方法，所述方法应用于叠层衍射系统，叠层衍射系统包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦镜、运动平台和摄像机，激光器依次通过扩束器、可调式光阑和聚焦镜，产生照明探针照射运动平台上的待测样品，所述方法包括：
在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，使用照射探针照射待测样品，使用摄像机采集待测样品的衍射光场的强度信息；
以运动平台的每一个扫描位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，以使用种群中位置坐标计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到预设的最大迭代次数，得到运动平台的更新位置坐标；
将运动平台的更新位置坐标作为照射探针和待测样品的坐标，计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构待测样品和照射探针的幅值相位。
实施例1
一种叠层衍射位置校正计算成像系统，如图2中(a)所示，该系统为透射式成像系统，包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦透镜、运动平台和摄像机(CCD或者CMOS)；以及一种叠层衍射位置校正计算成像装置。
所述成像装置，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行存储器中的所述计算机程序或指令，使得一种叠层衍射位置校正计算成像方法被执行。带动待测样品的运动的平台存在运动误差，成像装置用于校正照射探针和运动平台上的待测样品的坐标。
实施例2
一种叠层衍射位置校正计算成像系统，如图2中(b)所示，该系统为反射式成像系统，包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦反射镜、运动平台和摄像机(CCD或者CMOS)；以及一种叠层衍射位置校正计算成像装置。
所述成像装置，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行存储器中的所述计算机程序或指令，使得一种叠层衍射位置校正计算成像方法被执行。带动待测样品的运动的平台存在运动误差，成像装置用于校正照射探针和运动平台上的待测样品的坐标。
实施例3
一种叠层衍射位置校正计算成像方法，所述方法应用于叠层衍射系统，叠层衍射系统包括沿光轴方向依次设置的氦氖激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦透镜/聚焦反射镜、运动平台和摄像机，激光器依次通过扩束器、可调式光阑和聚焦镜，产生照明探针照射运动平台上的待测样品，氦氖激光器1的工作波长为632.8nm、氦氖激光器1输出的光束直径(1/e2)为0.54mm经扩束器2扩展10倍，通过可调式光阑3将光斑直径调整到2mm，经过准直的平行光束经过有效焦距为10cm的聚焦透镜/聚焦反射镜后照射到位于距聚焦镜后焦面约1.5mm处的待测样品。
所述方法包括：
精密运动平台带动待测样品按照特定曲线做二维平面运动(其中包括但不仅限于栅格曲线等)，并且保证相邻照明光斑重叠面积不低于60％，作为空域重叠约束。
与待测样品距离10cm处的摄像机记录一系列衍射光场的强度信息Im(q)，m为运动过程中的扫描位置，q为频域坐标。
将测量的强度信息Im(g)带入到粒子群叠层衍射位置校正计算成像算法中，同时进行出待测样品的复振幅函数O(r)重构，照明探针复振幅函数P(r，λ)重构。其中，r为空域坐标，λ为照明探针的波长。
如图3所示，基于粒子群算法的叠层衍射位置校正计算成像方法的具体步骤如下：
S1：首先针对照明探针的复振幅函数P(r，λ)，待测样品的复振幅函数O(r)，给予初始猜测。将偏移前的位置坐标设置为运动平台的位置坐标r，其中照明探针的工作波长为632.8nm。
S2：按照预设的扫描路径进行运动扫描，计算照明探针P(r，λ)与待测样品O(r)相互作用形成的出口波，根据公式(1)得到不同运动位置的出口波复振幅函数为：
其中，为照明探针的出口波复振幅函数，Om(r)表示在第m个扫描位置处探针内的待测样品复振幅函数。
S3：上述步骤S2中出口波复振幅函数通过传播至傅里叶空间，从而得到摄像机探测平面不同位置的衍射光场的强度信息为；
其中，Φm(q，λ)为第m个扫描位置处照明探针在傅里叶空间的衍射光场的强度信息，prop为光场的传播方式(包括但不限于菲涅尔传播、夫琅禾费传播、角谱传播等)。
S4：将衍射场复振幅强度信息替换为预先测量的强度信息Im(q)，即傅里叶空间的幅值约束，得到不同位置探针更新之后的衍射光场为：
其中，Φ′m(q，λ)为照明探针在第m个扫描位置处幅值约束后更新的衍射光场的强度信息。
S5：对步骤S4中得到扫描位置处幅值约束后更新的衍射光场放置于于步骤S3中的逆传播模型，根据公式(4)计算出不同位置出口波的复振幅更新函数分别为：
其中，为照明探针实空间衍射光场更新出口波，iprop为光场逆传播模型。
S6：根据S2和S5得到幅值约束前后出口波的复振幅函数，应用更新函数同时更新照明探针、待测样品的复振幅函数；使用粒子群算法更新照明探针的位置坐标：
r′＝r+v (7)
v＝v0*w+c1*(xm-x)+c2*(ymm-x) (8)
其中，公式(5)-(6)中α，β属于迭代搜索步长，取值在[0，1]之间，决定着迭代算法的收敛速度和收敛精度。公式(7)-(8)中w，c1，c2属于位置搜索步长，取值在[0，1]之间，决定着位置搜索的收敛速度和收敛精度。
其中，权重线性减少：
wmax＝0.9，wmin＝0.4；ger表示当前的迭代次数；germax表示预设的最大迭代次数。
S7：重复步骤S2-S6，直到待测样品所有位置扫描运动完成，并且衍射光场幅值均被替换，即为完成一次迭代。重复上述步骤S2-S7的循环迭代，直到完成算法要求的迭代次数。
S8：最后输出照明探针、待测样品的复振幅信息。
实施例4
与实施例3步骤相同，除了权重w更新的方式不同。
自适应权重更新公式：
其中，wmax＝0.9，wmin＝0.4；En为当前粒子坐标的MSE误差值；Emin为群体历史最佳位置的MSE误差值，Φm(qn，λ)为第m个扫描位置处第n个粒子位置坐标在傅里叶空间的衍射光场的强度信息，Im(q)为第m个扫描位置处采集的衍射光场的强度信息。
实施例3和实施例4使用不同的更新位置惯性权重的方式，实施例3使用的权重线性减少的方法效率高，操作简单。实施例4使用的自适应权重更新公式，可以有效提高搜索的准确率。
当En＜Emin说明该种粒子搜索方向是正确的，应该以较大的数值保留之前上一次的方向搜索；En＞Emin说明粒子搜索方向偏离所探索到最优解的方向，应该减少本次搜索方向对下一次搜索方向的影响。当所有搜索粒子的平均误差Eavg远大于群体历史最佳位置Emin时，说明当前搜素方向权重应该减少。通过该公式可看出，当该粒子的误差值与群体历史最佳位置Emin的差值大于所有搜索粒子的平均误差Eavg与群体历史最佳位置Emin，应该减少之前搜索方向的权重占比。当该粒子的误差值与群体历史最佳位置Emin的差值小于所有搜索粒子的平均误差Eavg与群体历史最佳位置Emin的差值，同样应该减少之前搜索方向的权重占比，但是与上面的情况相比不应减少过多。
实施例5
图4中(a)是仿真过程中所使用的待测样品的幅值图样，图4中(b)是仿真过程中所使用的待测样品的相位图样；照明探针波长为632.8nm，待测样品尺寸为256×256pixel，光束直径为64×64pixel的高斯光束。
图5是本发明实施例提供的待测样品的二维运动平面轨迹，精密运动台的带动着待测样品做二维平面运动，XY方向的运动步长为12pixel，待测样品扫描位置8×8区域。因此，COMS相机总共收集到64幅相干衍射场。位置误差±4像素，使用位置校正算法前统一通过mPIE运算迭代50次，之后通过位置校正算法运算迭代200次。
图6是未经过位置校正的样本幅值重构图，图7是本发明实施例提供的经过粒子群算法叠层衍射位置校正的样本幅值重构图，对比图6和图7可以看出，未经过位置校正的样本幅值重构图分辨率较低，这是因为位置扰动导致的图像重构质量下降，造成叠层衍射计算成像的待测样品清晰度退化；经过粒子群算法叠层衍射位置校正的样本幅值重构图，克服了位置扰动导致的图像重构质量下降，造成叠层衍射计算成像的待测样品清晰度退化的缺陷，有效提升重构图像的分辨率。本发明所提一种基于粒子群算法的叠层衍射位置校正成像方法(PSO-PIE)，通过对Ptychography运动位置建立数学模型，采用粒子群算法迭代更新搜索位置。相较于其他的叠层衍射计算成像方法，该方法对于位置搜索的更新提出新的方向，避免算法过早陷入到局部最优解，同时具有较快的搜索速度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种叠层衍射位置校正计算成像方法，所述方法应用于叠层衍射系统，叠层衍射系统包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦镜、运动平台和摄像机，激光器依次通过扩束器、可调式光阑和聚焦镜，产生照明探针照射运动平台上的待测样品，其特征在于，所述方法包括：
在运动平台带动待测样品按照预设曲线做二维平面运动的过程中，使用照射探针照射待测样品，使用摄像机采集待测样品的衍射光场的强度信息；
以运动平台的每一个扫描位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，以使用种群中位置坐标计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到预设的最大迭代次数，得到运动平台的更新位置坐标；
将运动平台的更新位置坐标作为照射探针和待测样品的坐标，计算照射探针和待测样品的复振幅函数，由此重构待测样品和照射探针的幅值相位。
2.如权利要求1所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述运动平台的更新位置坐标通过如下方式迭代得到：
以运动平台的初始位置坐标为中心随机生成一系列位置坐标，将一系列位置坐标划分为多个初始种群，
对于第i个初始种群，计算初始种群中每个位置坐标下照射探针和待测样品的复振幅函数，将照射探针的复振幅函数与待测样品的复振幅函数相乘得到照明探针的出口波复振幅函数；将出口波复振幅函数传播至傅里叶空间，计算衍射光场的强度信息；将计算的衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小的位置坐标作为第i个初始种群的个体历史最佳位置；
将多个初始种群中差值最小的个体历史最佳位置作为群体历史最佳位置；
将上一次迭代时位置更新的距离、个体历史最佳位置与随机生成的个体位置之间的差值以及群体历史最佳位置与随机生成的个体位置之间的差值的加权和作为下一次迭代时位置更新的距离，以计算衍射光场的强度信息与摄像机采集的衍射光场的强度信息之间差值最小为目标，迭代更新种群，迭代到预设的最大迭代次数，将最终迭代次数下的个体历史最佳位置和群体历史最佳位置对应的位置更新的距离与运动平台的上一次迭代的位置坐标相加得到运动平台的更新位置坐标。
3.如权利要求2所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述下一次迭代时位置更新的距离v通过如下方式计算：
v＝v0*w+c1*(xm-x)+c2*(ym-x)
其中，w表示上一次迭代时的位置惯性权重，取值在[0，1]之间；c1表示自我更新权重，取值在[0，1]之间；c2表示群体更新权重，取值在[0，1]之间；xm表示个体历史最佳位置，ym表示群体历史最佳位置，v0为上一次迭代时位置更新的距离，x为上一次迭代得到的运动平台的更新位置坐标，下标m表示第m个扫描位置。
4.如权利要求3所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述位置惯性权重通过如下方式调整：
其中，wmax表示位置惯性权重最大值，取值在[0，1]之间，wmin表示位置惯性权重最小值，取值在[0，1]之间，wmax＞wmin；ger表示当前的迭代次数，germax表示预设的最大迭代次数。
5.如权利要求3所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述位置惯性权重通过如下方式调整：
其中，wmax表示位置惯性权重最大值，取值在[0，1]之间，wmin表示位置惯性权重最小值，取值在[0，1]之间，wmax＞wmin，En为当前迭代次数下粒子坐标的MSE误差值，Emin为当前迭代次数下群体历史最佳位置的MSE误差值，Eavg为当前迭代次数下所有搜索粒子的平均误差。
6.如权利要求3所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述待测样品的复振幅函数为：
其中，α表示第一迭代搜索步长，取值在[0，1]之间，O(r)、O′(r)分别表示位置坐标更新前、更新后的待测样品的复振幅函数，Pm(r，λ)、Pm′(r，λ)分别表示在第m个扫描位置处位置坐标更新前、更新后的照明探针的复振幅函数，分别表示第m个扫描位置照明探针幅值替换前、替换后的衍射光场的强度信息，r表示运动平台的位置坐标，r′表示运动平台的更新位置坐标，λ表示照明探针波长，*表示共轭运算，||max表示复振幅函数对应矩阵中各元素幅值的最大值。
7.如权利要求6所述的一种叠层衍射位置校正计算成像方法，其特征在于，所述照射探针的复振幅函数为：
其中，β表示第二迭代搜索步长，取值在[0，1]之间。
8.一种叠层衍射位置校正计算成像装置，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序或指令；
所述处理器用于执行存储器中的所述计算机程序或指令，使得权利要求1至7中任一项所述的方法被执行。
9.一种叠层衍射位置校正计算成像系统，其特征在于，包括沿光轴方向依次设置的激光器、扩束器、可调式光阑、聚焦镜、运动平台和摄像机；以及如权利要求8所述的一种叠层衍射位置校正计算成像装置，所述成像装置，用于校正照射探针和待测样品的坐标。
10.如权利要求9所述的一种叠层衍射位置校正计算成像系统，其特征在于，所述聚焦镜为聚焦透镜或聚焦反射镜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310420098.5A CN116520560A (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种叠层衍射位置校正计算成像方法、装置和系统 |
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| CN116520560A true CN116520560A (zh) | 2023-08-01 |
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ID=87403968
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|---|---|
| CN (1) | CN116520560A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117491400A (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-02 | 清华大学 | 消减热漫散射和非弹性散射的扫描透射衍射方法及装置 |
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2023
- 2023-04-18 CN CN202310420098.5A patent/CN116520560A/zh active Pending
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