一种叠层成像扫描位置误差校正方法

本发明涉及一种误差校正方法，尤其涉及一种叠层成像扫描位置误差校正方法。

背景技术：

1、叠层成像是一种无透镜成像方法，具有高对比度、高分辨率和大视场等优势，因此受到人们的广泛关注。在叠层成像系统中，将探针或待测物体固定在二维位移台上横向移动，探针照射在待测物体上要求相邻扫描位置的照明区域有一定的重叠率，通过ccd记录多个衍射图样用于重建图像。由于二维位移台会发生随机震动和空转，难以获得精确的扫描位置，导致重建图像存在周期性网格偏差从而降低重建质量。

2、中国专利公开号cn108957724b公开了一种基于傅里叶叠层成像技术的显微镜错位校正方法，该方法先建立全局偏移模型，并重建高分辨率图像，再通过模拟退火算法来修正每个led的位置误差。虽然该方法能够快速有效地校正显微镜成像的错位，但是在校正位置误差的过程中容易陷入局部最优，从而错过更好的解。

3、中国专利公开号cn115937328a公开了一种基于多级收敛模型下的傅里叶叠层成像位置失配校准方法，该方法先依据采集的低分辨率图像进行高分辨率图像重建，再建立分级收敛模型搜速相机位置的失配误差并利用粒子群算法进行分级校准，同时引入压缩因子提高收敛精度。尽管粒子群算法提供了全局搜索的可能性，但是难以保证获得一个更好的全局最优解。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的是提出一种叠层成像扫描位置误差校正方法，以解决传统扫描位置误差校正方法容易陷入局部最优的问题，提高校正精度和重建质量。

2、技术方案：本发明包括以下步骤：

3、步骤一、初始猜测物函数和探针函数，并在初始扫描位置下，将实验采集到的衍射图像代入重建算法中迭代s次；

4、步骤二、随机生成粒子坐标，并利用粒子坐标替换初始坐标，计算每个粒子的衍射图像和采集的衍射图像之间的相关系数，寻找个体最优位置和全局最优位置，利用量子粒子群算法更新每个粒子的位置，并将全局最优位置代入重建算法中迭代，重复计算直至满足预设总校正次数。

5、所述步骤一具体包括：

6、s11、采集探针透过待测物体的衍射图像i′(uj)，其中u是记录平面的坐标，j＝1,2,…,j，j代表采集衍射图像的数量；

7、s12、初始猜测物函数和探针函数其中是初始扫描位置；

8、s13、将物函数探针函数和衍射图像i′(uj)代入重建算法迭代s次得到新的物函数和探针函数

9、所述迭代次数s的取值范围为[10,30]。

10、所述步骤二具体包括：

11、s21、依据物平面的初始坐标设定搜素范围

12、s22、设定搜素粒子数m，并随机生成第m个粒子的坐标

13、s23、利用每个粒子的坐标替换初始坐标，得到新位置的物函数和探针函数其中m＝1,2,…,m；

14、s24、计算每个粒子对应的衍射图像

15、s25、利用相关系数计算采集的衍射图像i′(uj)和的相关度

16、s26、更新个体最优位置和全局最优位置gj，其中m＝1,2,…,m；

17、s27、利用量子粒子群算法更新每个粒子的位置坐标

18、s28、将全局最优位置gj代入重建算法中迭代，得到新的物函数o(gj)和探针函数p(gj)；

19、s29、重复s24～s28，直至完成预设的总校正次数t。

20、所述s27具体包括：

21、s271、依据个体最优坐标和全局最优位置gj计算局部吸引子其中β在[0,1]中均匀分布；

22、s272、计算收缩膨胀系数a，其表达式为：其中b,c都是常数，t是当前校正次数，t是总校正次数；

23、s273、计算所有粒子的个体最优位置的平均值kj，

24、s274、更新每个粒子的位置：其中ln是以常数e为底的对数函数，u在[0,1]中均匀分布。

25、所述s26具体包括：

26、在第t次迭代中，找出第m个粒子的最大相关系数，并将其位置表示为个体最优位置对于所有粒子的最大相关系数，将其位置表示为gj，在第t+1次迭代中如果出现更大的相关系数，将用t+1次迭代中的位置替换个体最优位置和全局最优位置gj，当前校正次数t＝1,2,…,t，t是总校正次数。

27、所述总校正次数t取值范围为[50,200]。

28、所述搜素范围的表达式为：

29、

30、其中δx和δy分别是x,y方向上的偏量，取值δx＝δy＝[10,30]，δ＝(δx,δy)为校正偏量。

31、所述搜索粒子数m的取值范围为[5,50]。

32、所述的表达式为：其中m＝1,2,…,m，α在[0,1]中均匀分布。

33、有益效果：本发明利用量子粒子群算法来更新扫描位置，解决了过往校正算法容易陷入局部最优的问题，能够精准校正扫描位置误差的同时避免陷入局部最优。

技术特征：

1.一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述迭代次数s的取值范围为[10,30]。

4.根据权利要求1所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述s27具体包括：

6.根据权利要求4所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述s26具体包括：

7.根据权利要求6所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述总校正次数t取值范围为[50,200]。

8.根据权利要求4所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述搜素范围的表达式为：

9.根据权利要求4所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述搜索粒子数m的取值范围为[5,50]。

10.根据权利要求4所述的一种叠层成像扫描位置误差校正方法，其特征在于，所述的表达式为：其中m＝1,2,…,m，α在[0,1]中均匀分布。

技术总结
本发明公开了一种叠层成像扫描位置误差校正方法，包括以下步骤：步骤一、初始猜测物函数和探针函数，并在初始扫描位置下，将实验采集到的衍射图像代入重建算法中迭代s次；步骤二、随机生成粒子坐标，并利用粒子坐标替换初始坐标，计算每个粒子的衍射图像和采集的衍射图像之间的相关系数，寻找个体最优位置和全局最优位置，利用量子粒子群算法更新每个粒子的位置，并将全局最优位置代入重建算法中迭代，重复计算直至满足预设总校正次数。本发明能够提高校正扫描位置误差的准确性，避免算法陷入局部最优，解决重建图像中出现周期性网格的问题，并且提高重建质量。

技术研发人员：窦健泰,裴子豪
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5