基于非局部Bayesian的单掩膜编码衍射成像算法
2021-03-17司菁菁党文伟史姗姗程银波
司菁菁,党文伟,史姗姗,程银波
(1.燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛,066004;2.河北省信息传输与信号处理重点实验室,河北秦皇岛,066004;3.河北农业大学海洋学院,河北秦皇岛,066003)
利用物体在某种射线照射下的衍射光传播到探测器上的数据对物体进行高分辨率成像,是材料学和生物医学等诸多领域的一种重要研究手段。因为目前探测器能直接记录的通常仅是衍射场的强度信息,所以,在大多数情况下,衍射场的相位信息会在数据记录过程中丢失[1]。然而,这些丢失的相位通常包含比强度更多的物体结构信息,对于物体成像与检测至关重要。因此,研究利用探测器测量到的衍射场强度信息恢复相位信息从而重建信号的相位恢复(phase retrieval)技术具有十分重要的意义。
2015年,CANDES等[2]设计了编码衍射成像系统(coded diffraction imaging system)。与传统衍射成像系统不同,编码衍射成像系统在待成像物体之后加入了随机相位板(掩膜),探测器记录的是编码衍射图案(coded diffraction patterns,CDP)。与传统的强度测量值相比,CDP 中包含了更丰富的图像信息。此后,基于CDP 的相位恢复与图像重构逐渐成为相位恢复领域的研究热点。CANDES等[3]提出了采用谱估计初始化的WF(Wirtinger flow)算法,利用梯度下降迭代出最优解。CHEN 等[4]提出了TWF(truncated Wirtinger flow)算法,引入截断机制,促进梯度下降向更准确的方向进行。WANG等[5]提出了结合截断谱估计初始化和截断振幅的TAF(truncated amplitude flow)算法。这些算法未利用图像内在的先验信息,需要较多数量的CDP 才能实现图像的清晰重构,且算法的抗噪性能较差。……