技术特征：
1.一种波前编码超分辨成像装置，其特征在于：包括探测器组件及固定在探测器组件前端的波前编码镜头；波前编码镜头包括常规镜片与安装于波前编码镜头的光阑、入瞳或者出瞳位置的旋转对称相位掩膜板。2.根据权利要求1所述的波前编码超分辨成像装置，其特征在于：旋转对称相位掩膜板表示为：或其中：β代表旋转对称相位掩膜板的相位调制强度；x以及y均为半孔径坐标，x
max
与y
max
为旋转对称相位掩膜板的通光半孔径，单位均为mm，所述x取值范围为[-x
max
，x
max
]，所述y取值范围为[-y
max
，y
max
]。3.根据权利要求2所述的波前编码超分辨成像装置，其特征在于：波前编码超分辨成像装置还包括电控二维平移台，探测器组件及波前编码镜头作为一个整体固定在电控二维平移台，电控二维平移台的法线与波前编码镜头光轴平行。4.一种波前编码超分辨成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建亚像素错位采样波前编码图像数据集；控制波前编码超分辨成像装置做亚像素微扫描运动，在每个扫描位置输出一幅亚像素错位采样波前编码图像，共输出n幅亚像素错位采样波前编码图像，构成亚像素错位采样波前编码图像数据集；其中n为大于1的整数；其中波前编码超分辨成像装置为权利要求1-3任一所述波前编码超分辨成像装置；步骤2、基于亚像素错位采样波前编码图像数据集，实现超分辨重构，获得超分辨图像；步骤2.1、对亚像素错位采样波前编码图像数据集，融合重建，获得高分辨率中间编码图像；步骤2.11、对亚像素错位采样波前编码图像数据集中的图像进行延拓、加窗预处理；步骤2.12、选择预处理后亚像素错位采样波前编码图像数据集中的第i幅图像作为参考图像，根据下采样因子对参考图像进行插值放大2倍作为初始估计的高分辨中间编码估计图像；其中i等于1；步骤2.13、通过图像生成模型利用亚像素位移估计、模糊退化算子和下采样因子，对高分辨中间编码估计图像进行配准、模糊及降采样的退化处理，生成低分辨率模拟图像；其中模糊退化算子等于升采样编码点扩散函数；步骤2.14、比较低分辨率模拟图像与参考图像，获得二者之间的差值图像，将差值图像放大2倍并通过选定的边缘强化高频滤波器h滤波，获得滤波后的插值图像；步骤2.15、返回步骤2.12，并令i＝i+1，执行步骤2.12至步骤2.14的操作，直至i＝n，得到n幅滤波后的插值图像；累加n幅滤波后的插值图像，获得差值累加图像；步骤2.16、利用选定的正则化噪声抑制滤波器f，对初始估计的高分辨中间编码估计图
像进行滤波，作为正则化图像；步骤2.17、将步骤2.15输出的差值累加图像按照梯度迭代步长反向投影到高分辨中间编码估计图像上，更新高分辨中间编码估计图像，完成一次迭代，如下式所示：x＝x-λ
·
g+β
·
z其中，λ为梯度迭代步长，β为正则化图像系数，x代表高分辨率中间编码图像，g代表步骤2.15输出的差值累加图像，z代表步骤2.16输出的正则化图像；步骤2.18、若迭代次数等于1，则判断高分辨中间编码估计图像与初始估计的高分辨中间编码估计图像差异，若差异大于设定阈值或迭代次数小于设定迭代次数阈值，则执行步骤2.19；否则，输出高分辨中间编码估计图像，执行步骤2.2；若迭代次数大于1，则判断高分辨中间编码估计图像与前一次迭代过程获得的高分辨中间编码估计图像差异，若差异大于设定阈值或迭代次数小于设定迭代次数阈值，则执行步骤2.19；否则，输出高分辨中间编码估计图像，执行步骤2.2；步骤2.19、利用选定的正则化噪声抑制滤波器f，对更新后的高分辨中间编码估计图像进行滤波，作为正则化图像，返回步骤2.17；步骤2.2、基于超分辨处理方法对高分辨中间编码估计图像解码滤波，获得超分辨图像。5.根据权利要求4所述的波前编码超分辨成像方法，其特征在于：步骤2.14中的边缘强化高频滤波器h和步骤2.16中的正则化噪声抑制滤波器f互补。6.根据权利要求5所述的波前编码超分辨成像方法，其特征在于：步骤1中，控制波前编码亚像素错位采样成像装置做亚像素微扫描运动，具体为：控制波前编码亚像素错位采样成像装置在垂直于波前编码镜头光轴的平面上沿相互垂直的两个方向扫描，扫描间隔均为gsd/2，其中gsd为波前编码亚像素错位采样成像装置的理论空间分辨率。7.根据权利要求6所述的波前编码超分辨成像方法，其特征在于：步骤2.13中的亚像素位移估计，基于下述过程获得：以亚像素错位采样波前编码图像数据集中的第一幅图像为参考，获得亚像素错位采样波前编码图像数据集中其他剩余图像相对于第一幅图像的相对位移，即为亚像素位移估计。8.一种波前编码超分辨成像系统，其特征在于：包括权利要求1-3任一所述波前编码超分辨成像装置与计算机；所述计算机中存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求4至7任一所述的波前编码超分辨成像方法中步骤2的过程。9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求4至7任一所述的波前编码超分辨成像方法中步骤2的过程。
技术总结
本发明涉及一种超分辨成像方法及系统，具体为一种波前编码超分辨成像装置、方法、系统及存储介质，克服现有亚像素错位采样超分辨成像技术存在的原始图像数据混叠以及融合图像与所采用退化函数不匹配这两个问题。首先，构建亚像素错位采样波前编码图像数据集；之后，基于亚像素错位采样波前编码图像数据集，实现超分辨重构，获得超分辨图像；成像装置包括探测器组件及固定在探测器组件前端的波前编码镜头；将波前编码理论引入亚像素错位采样超分辨方法中，既实现分辨率的提升，也同步实现焦深的延拓。深的延拓。深的延拓。
技术研发人员：赵惠 张希铭 李宝鹏 樊学武
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2022.10.21
技术公布日：2023/1/17