(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211110573.0 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号 (72)发明人 左超　陈样　陈钱　吴雪娟　 孙佳嵩　卢林芃　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 岑丹 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于部分相干发光二极管照明的无透镜单 帧相位恢复方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于部分相干发光二极 管照明的无透镜单帧相位恢复方法， 在无透镜片 上显微实验系统上， 仅使用单色的贴片LED光源 进行照明， 采集单张同轴全息图。 然后通过多波 长迭代的相位恢复方法结合动态相位支撑约束， 直接恢复物体的高分辨高信噪比相位信息。 本发 明无需对传统无透镜片上显微镜进行复杂的改 造， 可赋予无透镜片上快速长时间单帧相位恢复 的能力。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115452743 A 2022.12.09 CN 115452743 A 1.一种基于部分相干发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方法， 其特征在于， 步骤 如下： 步骤1， 采集样品的全息图像； 步骤2， 根据光谱先验分割LED宽谱波长， 并初始化相位约束信息； 步骤3， 利用数字化分割的子波长和拍摄的全息图更新迭代物体复振幅， 获得物体相 位， 具体包括： 利用宽谱LED的子波长， 将原始强度图像传播到聚焦面获得物面复振幅， 并分别对复振 幅的相位和振幅实施相位支撑约束和均匀光强约束； 将更新后的复振幅利用角谱理论传播 回相机表面， 获得当前分割子波长传播 回相机平 面的相位信息， 根据拍摄的全息图和光谱先验权重系 数更新相 机面振幅信息， 遍历所有子 波长并恢复相位信息 。 2.根据权利要求1所述的基于部分相干的发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方 法， 其特征在于， 利用无透镜片上显微系统采集全息图像， 所述无透镜片上显微系统包括单 颗发光二极管照明光源以及传感器， 所述LED光源为宽谱的并非完全单色的贴片LED照明光 源。 3.根据权利要求1所述的基于部分相干的发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方 法， 其特征在于， 步骤2具体为： 根据先验的照明LED的光谱， 将照明波长λ分为N个等间隔的准单色子波长{λi,i＝1, 2,...,N}； 利用中心波长λc， 将拍摄的光强图Iini结合初始零相位ψ0＝0生成相机面复振幅 将复振幅传播回物体平面， 然后利用物平面的复振幅 的相位部分 获得初始相位约束Mask0。 4.根据权利要求1所述的基于部分相干的发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方 法， 其特征在于， 利用数字化分割的子波长和拍摄的全息图更新迭代物体复振幅， 获得物体 相位的具体步骤为： 步骤3.1， 将全息图Iini结合上一个分割子波长λi‑1传播回相机平面的相位信息生成相 机面复振幅； 步骤3.2， 将复振幅以对应波长传播到物体表面获得物面复振幅； 步骤3.3， 对物面复振幅的相位部分施加相位支撑约束 并根据波长更 新相位 同时对振 幅部分施加均匀光强约束 其中ave(·)为 均值计算 算子， 获得 更新后的复振幅 步骤3.4， 将更新后的物面复振幅 传播回相机平面， 获得分割子波长λi传播回相机 平面的相位信息， 返回步骤3.1， 结合下一个子波长 λi+1权重更新相机面复振幅， 直至遍历所 有分割子波长， 从而获得样品的高分辨 率与高信噪比相位 ψ。 5.根据权利要求4所述的基于部分相干的发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方 法， 其特征在于， 步骤3.1生成的相机面复振幅具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452743 A 2式中， 为相机平面的复振幅， ωi为第i个分解子波长的权重， j为虚数单位， ψi为上一 个分割子波长 λi‑1传播回相机平面的相位信息 。 6.根据权利要求4所述的基于部分相干的发光二极管照明的无透镜单帧相位恢复方 法， 其特征在于， 步骤3.2获得的物面复振幅具体为： 式中， H(‑d)为传播距离 ‑d的传递函数， 为物体面的复振幅， 为以上一个分割子波 长 λi‑1传播回物 平面后复振幅的模， 为物面相位。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452743 A 3