一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统

本发明涉及光学成像，尤其涉及一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统。

背景技术：

1、对物体边缘特征信息探测研究和提取包括利用后期图像处理方法或者在成像过程中直接实现对物体边缘的检测，这种方法大多是在光学系统的傅里叶面放置滤波片，滤去或者改变图像特定傅里叶分量以实现对图像边界进行凸显的功能。

2、目前最为广泛使用的基于空间滤波实现边缘探测的方法为螺旋相衬成像法，由jeffrey a. davis等人于2000年在image processing with the radial hilberttransform: theory and experiments一文中提出。方法为在4f系统的共焦傅里叶面放置螺旋相位片，此时成像面相位或强度梯度变化较大的区域会凸显，但均一区域则会消光，最终成像效果即是图像边缘的凸显，而且成像质量因受限于系统参数和光学元件的高精度要求容易出现成像质量层次不齐的情况，且成像分辨率不高。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统，实现了在不影响成像分辨率前提下对相位边界强化处理和相位均一处弱化处理的成像技术效果。

2、本申请实施例提供了一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统，包括：

3、光源模块，采用螺旋相位片对样品产生聚焦涡旋光的光源；

4、无限远成像模块，利用无限远成像原理对样品进行成像，其中所述无限远成像模块包含一个与所述光源模块的螺旋相位片相反拓扑核的螺旋相位片；

5、成像处理模块，利用滤波片对相位均一区域光波弱化处理及对相位变化区域光波强化处理并进行强度捕捉记录；

6、其中，所述光源模块的后焦面与所述无限远成像模块的前焦面重合，所述成像处理模块的滤波片放置在所述无限远成像模块的后焦面平面。

7、优选的，所述光源模块，具体由聚焦镜头和拓扑核数为的螺旋相位片组成。

8、优选的，所述无限远成像系统包括2个透镜或2个物镜，所述2个透镜或所述2个物镜之间包括所述拓扑核数为-的螺旋相位片。

9、优选的，所述成像处理系统包括中心不透光的0级滤波片的滤波系统和强度捕捉系统。

10、优选的，所述0级滤波片中心不透光区域半径大小通过计算无样品情况下的成像面光斑的半径得到的。

11、本申请实施例中提供的一个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

12、1、本发明通过螺旋相位片产生聚焦涡旋光对样品进行扫描，随后利用无限远光学系统对样品扫描点进行成像，无限远光学系统设置与光源入射光拓扑核数相反的螺旋相位片，成像处理模块对相位均一区域弱化处理，对相位变化区域强化处理，成像结果显示相位边界光强明显高于相位均一处的光强，实现了对相位边界强化处理的技术效果，且此技术方案对成像分辨率无影响。

13、2、本发明提供的技术方案中无限远成像模块中2个物镜或2个透镜的距离设置没有严格要求，整个技术方案涉及的光学元件较少且设置简单，操作要求不高且操作简单，实用性广。

技术特征：

1.一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统，包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源模块，具体由聚焦镜头和拓扑核数为的螺旋相位片组成。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无限远成像系统包括2个透镜或2个物镜，所述2个透镜或所述2个物镜之间包括所述拓扑核数为-的螺旋相位片。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像处理系统包括中心不透光的0级滤波片的滤波系统和强度捕捉系统。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述0级滤波片中心不透光区域半径大小通过计算无样品情况下的成像面光斑的半径得到的。

技术总结
本发明公开了一种基于涡旋光扫描的相位边界探测系统，包括光源模块，无限远成像模块和成像处理模块，通过螺旋相位片产生聚焦涡旋光对样品进行扫描，随后利用无限远光学模块对样品扫描点进行成像，无限远光学系统设置与光源入射光拓扑核数相反的螺旋相位片，成像处理模块对相位均一区域弱化处理，对相位变化区域强化处理，成像结果显示相位边界光强明显高于相位均一处的光强，实现了对相位边界强化处理的技术效果，且此技术方案对成像分辨率无影响。

技术研发人员：洪煦昊,孙旭辉,秦亦强,唐少春
受保护的技术使用者：海安南京大学高新技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5