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专利号: 2020116111353
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,它包括下列步骤:S1:单片机对LED矩阵光源进行编码曝光,使LED灯按规律依次点亮,每一次点亮不同数量、不同位置的LED灯,点亮LED灯的电流不同,第一次点亮轴向位置的一个LED灯,第n次点亮外(n‑1)维四个角上的LED灯加分别位于中心LED的外(n‑1)维四条边上等距分布的LED灯,N×N的LED矩阵一共进行N/2+1次点亮,第n次点亮4(n‑1)个灯,n≥2,每次点亮的LED光通过成像装置上的针孔进行光线的汇聚,通过针孔的光,传播到待测样品平面发生衍射现象,然后在电荷耦合元件传感器上获得低分辨率的强度图像In;

S2:将获得的强度图像In根据迭代算法重建出一张高分辨率的图像;

S3:深度神经网络对成像质量进行自动判别,输出高质量的图片。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述的步骤S1中,单片机控制LED灯点亮的方式为:单片机通过编码控制其相应引脚的电压变化来控制LED矩阵中LED灯的亮灭。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述的步骤S1进一步包括:S1.1:第一次点亮,单片机控制LED矩阵使用i1安培的电流点亮位于成像系统轴向位置的LED,LED发出的总光强为:e1(r)=e1,1(r)

然后光通过成像装置,在电荷耦合元件传感器上得到

其中1,1表示第一次点亮时的第一个LED,e1,1(r)表示点亮的一个LED灯发出的光强,表示第一次点亮时电荷耦合元件传感器上获取的强度信息;

S1.2:第二次点亮,单片机分别使用:

安培的电流点亮四个分别位于中心LED外一维四个角上的LED,发出的总光强为:e2(r)=e2,1(r)+e2,2(r)+e2,3(r)+e2,4(r)然后光通过成像装置,在电荷耦合元件传感器上得到Iu2;

其中d2,1表示第二次点亮时外一维四个角上的LED到中心LED的距离,h表示中心LED距离待测样品的距离,e2,1(r),e2,2(r),e2,3(r),e2,4(r)分别为四个LED发出的光强, 表示第二次点亮时电荷耦合元件传感器上获取的强度信息;

S1.3:第三次点亮,单片机分别使用:

安培的电流点亮四个分别位于中心LED的外二维四条边上等距分布的LED灯,分别使用:安培的电流点亮四个分别位于中心LED的外二维四角上的LED灯,第三次点亮时发出的总光强为:e3(r)=e3,1(r)+e3,2(r)+e3,3(r)......+e3,7(r)+e3,8(r)然后光通过成像装置,在电荷耦合元件传感器上得到Iu3;

其中d3,1表示外二维四条边上等距分布的四个LED到中心LED的距离,d3,2表示外二维四角上四个LED到中心LED的距离,e3,1(r),e3,2(r),e3,3(r)……e3,7(r),e3,8(r)分别为八个LED灯发出的光强,Iu3表示第三次点亮时电荷耦合元件传感器上获取的强度信息;

S1.4:第n次点亮,单片机分别使用:

安培的电流点亮分别位于中心LED的外(n‑1)维四条边上等距分布的4(n‑2)个LED,分别使用:安培的电流点亮四个分别位于中心LED的外(n‑1)维四角上的LED灯,第n次点亮时发出的总光强为:en(r)=en,1(r)+en,2(r)+......+en,4(n‑1)(r)然后光通过成像装置,在电荷耦合元件传感器上得到

其中dn,1表示外(n‑1)维四条边上等距分布的4(n‑2)个LED到中心LED的距离,dn,2表示外(n‑1)维四角上四个LED到中心LED的距离,en,1(r),en,2(r),……en,4(n‑1)(r)分别为4(n‑1)个LED发出的光强, 表示第n次点亮时电荷耦合元件传感器上获取的强度信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述的步骤S1中,光通过针孔后的光强表示为:U1=PM(r)·en

其中PM(r)为针孔在迭代算法中的表示,en表示LED灯发出的光的光强。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述光通过针孔后传播到待测样品的步骤进一步包括:S b1:针孔的出射波U1,通过一段空间距离传播到待测样品的表面,入射波的光强表示为:U2=PSF1*U1

PSF1为点扩散函数,表示光波在空间传播,*表示卷积;

S b2:入射波与待测样品O发生衍射现象,出射波的光强为:U3=U2·O。

6.根据权利要求1所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述的步骤S1中,在电荷耦合元件传感器上获得低分辨率的强度图像In的步骤进一步包括:S c:待测样品的出射波U3通过一段空间距离传播到电荷耦合元件传感器,此时光强表示为:U4=PSF2*U3

S d:电荷耦合元件传感器上得到一张待测样品的低分辨率的强度衍射图像,表示为:2

In=|U4|。

7.根据权利要求1所述的一种基于改进型LED矩阵无透镜成像方法,其特征在于,所述的步骤S3进一步包括:S3.1:将重建出的高分辨率图像和LED的点亮电流输入到深度神经网络中,依据一个线性模型对成像质量进行自动判别;

S3.2:深度神经网络将信息反馈到单片机,对单片机控制LED的电流进行调整。