基于旋转相位编码与照明光束匹配的叠层衍射成像算法研究

王治昊; 王雅丽; 李拓; 史祎诗

doi:10.7498/aps.63.164204

摘要

在传统的叠层成像算法中引入一种旋转相位编码与照明光束相匹配. 采用分块均匀分布的旋转相位调制器对衍射光进行调制，在探测面获得了相应的衍射图样. 这种照明光束与相位匹配的方式有效地增加了解的约束条件，具有收敛速度快、抗噪声及抗位置偏差能力强等优点. 与随机相位调制相比，本算法所引入的旋转相位调制器构造简单、使用便捷，因而在实时显微成像、超分辨成像等领域将具有更高的实用价值.

关键词:

We propose a new ptychographical imaging algorithm based on illuminating beam cooperating with rotational phase encoding. Compared with the traditional ptychographical imaging, the proposed algorithm has a diffractive wave front that is encoded with the uniform phase modulator in a block. It leads to the faster convergent speed for the iterative algorithm of the ptychographical imaging. The illuminating method can present fantastic robustness to resist bad influences brought by the noise and transverse shift of probes. Compared with the random phase modulator, the rotated phase modulator introduced into our algorithm is convenient to be fabricated and located into the real configuration. Therefore, the proposed algorithm has a good value in practical applications such as real-time microscopy and superresolution imaging.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院大学, 北京 100049;

2.
中国科学院光电研究院, 北京 100094;

3.
中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室, 北京 100093

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：61350014，61307018）、中国科学院优秀博士论文启动基金、中国科学院大学校长基金、中国科学院“科教结合”项目、王宽诚教育基金和中国科学院光电研究院“雏鹰”计划资助的课题.

Authors and contacts

1.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;

2.
Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China;

3.
State Key Laboratory of Information Security, Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grand Nos. 61350014, 61307018), the Starting Foundation for Excellent Doctoral Dissertation of Chinese Academy of Sciences, the President Foundation of University of Chinese Academy of Sciences, the Fusion Foundation of Research and Education of Chinese Academy of Sciences, China, the K. C. Wong Education Foundation, China, and the "Young Eagles" Program of Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences.

参考文献

[1]	Hoppe W 1969 Acta Cryst. A 25 495
[2]	Hoppe W 1969 Acta Cryst. A 25 508
[3]	Rodenburg J M, Faulkner H M L 2004 Appl. Phys. Lett. 85 4795
[4]	Faulkner H M L, Rodenburg J M 2004 Phys. Rev. Lett. 93 023903
[5]	Rodenburg J M, Hurst A C, Cullis A G, Dobson B R, Pfeifer F, Bunk O, David C, Jeimovs K, Johnson I 2007 Phys. Rev. Lett. 98 034801
[6]	Thibault P, Dierolf M, Menzel A, Bunk O, David C, Pfeifer F 2008 Science 321 379
[7]	Dierolf M, Menzel A, Thibault P, Schneider P, Kewish C M, Wepf R, Bunk O, Pfeifer F 2010 Nature 467 436
[8]	Rodenburg J M, Hurst A C, Cullis A G 2007 Ultramicroscopy 107 227
[9]	Maiden A M, Rodenburg J M, Humphry M J 2010 Opt. Lett. 35 2585
[10]	Pan X C, Lin Q, Liu C, Zhu J Q 2012 Chin. Phys. Lett. 29 084216
[11]	Humphry M J, Kraus B, Hurst A C, Maiden A M, Rodenburg J M 2012 Nat. Commun. 3 730
[12]	Fu J, Li P 2013 Chin. Phys. B 22 014204
[13]	Shi Y S, Li T, Wang Y L, Gao Q K, Zhang S G, Li H S 2013 Opt. Lett. 38 1425
[14]	Shi Y S, Wang Y L, Li T, Gao Q K, Wan H, Zhang S G, Wu Z B 2013 Chin. Phys. Lett. 30 074203
[15]	Shi Y S, Wang Y L, Zhang S G 2013 Chin. Phys. Lett. 30 054203
[16]	Wang Y L, Li T, Gao Q K, Zhang S G, Shi Y S 2013 Opt. Eng. 52 091720
[17]	Wang Y L, Shi Y S, Li T, Gao Q K, Xiao J, Zhang S G 2013 Acta Phys. Sin. 62 064206 (in Chinese) [王雅丽, 史祎诗, 李拓, 高乾坤, 肖俊, 张三国 2013 物理学报 62 064206]

施引文献

[1]	Hoppe W 1969 Acta Cryst. A 25 495
[2]	Hoppe W 1969 Acta Cryst. A 25 508
[3]	Rodenburg J M, Faulkner H M L 2004 Appl. Phys. Lett. 85 4795
[4]	Faulkner H M L, Rodenburg J M 2004 Phys. Rev. Lett. 93 023903
[5]	Rodenburg J M, Hurst A C, Cullis A G, Dobson B R, Pfeifer F, Bunk O, David C, Jeimovs K, Johnson I 2007 Phys. Rev. Lett. 98 034801
[6]	Thibault P, Dierolf M, Menzel A, Bunk O, David C, Pfeifer F 2008 Science 321 379
[7]	Dierolf M, Menzel A, Thibault P, Schneider P, Kewish C M, Wepf R, Bunk O, Pfeifer F 2010 Nature 467 436
[8]	Rodenburg J M, Hurst A C, Cullis A G 2007 Ultramicroscopy 107 227
[9]	Maiden A M, Rodenburg J M, Humphry M J 2010 Opt. Lett. 35 2585
[10]	Pan X C, Lin Q, Liu C, Zhu J Q 2012 Chin. Phys. Lett. 29 084216
[11]	Humphry M J, Kraus B, Hurst A C, Maiden A M, Rodenburg J M 2012 Nat. Commun. 3 730
[12]	Fu J, Li P 2013 Chin. Phys. B 22 014204
[13]	Shi Y S, Li T, Wang Y L, Gao Q K, Zhang S G, Li H S 2013 Opt. Lett. 38 1425
[14]	Shi Y S, Wang Y L, Li T, Gao Q K, Wan H, Zhang S G, Wu Z B 2013 Chin. Phys. Lett. 30 074203
[15]	Shi Y S, Wang Y L, Zhang S G 2013 Chin. Phys. Lett. 30 054203
[16]	Wang Y L, Li T, Gao Q K, Zhang S G, Shi Y S 2013 Opt. Eng. 52 091720
[17]	Wang Y L, Shi Y S, Li T, Gao Q K, Xiao J, Zhang S G 2013 Acta Phys. Sin. 62 064206 (in Chinese) [王雅丽, 史祎诗, 李拓, 高乾坤, 肖俊, 张三国 2013 物理学报 62 064206]

[1]	齐乃杰, 何小亮, 吴丽青, 刘诚, 朱健强. 探测器光电特性对叠层相干衍射成像的影响. 物理学报, 2023, 72(15): 154202. doi: 10.7498/aps.72.20230603
[2]	潘新宇, 毕筱雪, 董政, 耿直, 徐晗, 张一, 董宇辉, 张承龙. 叠层相干衍射成像算法发展综述. 物理学报, 2023, 72(5): 054202. doi: 10.7498/aps.72.20221889
[3]	陈明徕, 刘辉, 张羽, 罗秀娟, 马彩文, 岳泽霖, 赵晶. 剪切光束成像技术稀疏重构算法. 物理学报, 2022, 71(19): 194201. doi: 10.7498/aps.71.20220494
[4]	胡金虎, 林丹樱, 张炜, 张晨爽, 屈军乐, 于斌. 结合虚拟单像素成像解卷积的双边照明光片荧光显微技术. 物理学报, 2022, 71(2): 028701. doi: 10.7498/aps.71.20211358
[5]	王大勇, 李兵, 戎路, 赵洁, 王云新, 翟长超. 连续太赫兹波双物距叠层定量相衬成像. 物理学报, 2020, 69(2): 028701. doi: 10.7498/aps.69.20191310
[6]	王心怡, 范全平, 魏来, 杨祖华, 张强强, 陈勇, 彭倩, 晏卓阳, 肖沙里, 曹磊峰. Fresnel波带片编码成像的高分辨重建. 物理学报, 2017, 66(5): 054203. doi: 10.7498/aps.66.054203
[7]	陈明徕, 罗秀娟, 张羽, 兰富洋, 刘辉, 曹蓓, 夏爱利. 基于全相位谱分析的剪切光束成像目标重构. 物理学报, 2017, 66(2): 024203. doi: 10.7498/aps.66.024203
[8]	王磊, 窦健泰, 马骏, 袁操今, 高志山, 魏聪, 张天宇. 基于叠层衍射成像的二元光学元件检测研究. 物理学报, 2017, 66(9): 094201. doi: 10.7498/aps.66.094201
[9]	陆长明, 陈明徕, 罗秀娟, 张羽, 刘辉, 兰富洋, 曹蓓. 四光束剪切相干成像目标重构算法研究. 物理学报, 2017, 66(11): 114201. doi: 10.7498/aps.66.114201
[10]	戚俊成, 陈荣昌, 刘宾, 陈平, 杜国浩, 肖体乔. 基于迭代重建算法的X射线光栅相位CT成像. 物理学报, 2017, 66(5): 054202. doi: 10.7498/aps.66.054202
[11]	张雷雷, 唐立金, 张慕阳, 梁艳梅. 对称照明在傅里叶叠层成像中的应用. 物理学报, 2017, 66(22): 224201. doi: 10.7498/aps.66.224201
[12]	潘安, 张晓菲, 王彬, 赵青, 史祎诗. 厚样品三维叠层衍射成像的实验研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014204. doi: 10.7498/aps.65.014204
[13]	潘安, 王东, 史祎诗, 姚保利, 马臻, 韩洋. 多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像. 物理学报, 2016, 65(12): 124201. doi: 10.7498/aps.65.124201
[14]	肖俊, 李登宇, 王雅丽, 史祎诗. 并行化叠层成像算法研究. 物理学报, 2016, 65(15): 154203. doi: 10.7498/aps.65.154203
[15]	王东, 马迎军, 刘泉, 史祎诗. 可见光域多波长叠层衍射成像的实验研究. 物理学报, 2015, 64(8): 084203. doi: 10.7498/aps.64.084203
[16]	陈汉武, 李科, 赵生妹. 基于相位匹配的量子行走搜索算法及电路实现. 物理学报, 2015, 64(24): 240301. doi: 10.7498/aps.64.240301
[17]	刘祥磊, 潘泽, 王雅丽, 史祎诗. 基于叠层衍射的数字水印算法研究. 物理学报, 2015, 64(23): 234201. doi: 10.7498/aps.64.234201
[18]	曹蓓, 罗秀娟, 司庆丹, 曾志红. 相干场成像四光束相位闭合算法研究. 物理学报, 2015, 64(5): 054204. doi: 10.7498/aps.64.054204
[19]	王雅丽, 史祎诗, 李拓, 高乾坤, 肖俊, 张三国. 可见光域叠层成像中照明光束的关键参量研究. 物理学报, 2013, 62(6): 064206. doi: 10.7498/aps.62.064206
[20]	刘巍, 刘世元, 吴小飞, 张传维. 基于Sigmoid函数的离轴照明光源全参数解析模型. 物理学报, 2011, 60(5): 054213. doi: 10.7498/aps.60.054213

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