[发明专利]扫描成像中像素分辨率的恢复

权利要求书

1.一种提高高速激光扫描成像的像素分辨率的方法，用以借助于亚像素采样来提高高速激光扫描成像的像素分辨率，适用于一维（1D）、二维（2D）和三维（3D）成像。

2.如权利要求1所述的方法，其中借助于亚像素采样来提高高速激光扫描成像的像素分辨率包括：根据多个亚像素移位的低分辨率（LR）图像来恢复高分辨率（HR）图像信息，所述多个亚像素移位的低分辨率（LR）图像通过数字转换器的较低采样率捕获，这借助于在成像期间由高速激光扫描成像的激光扫描重复频率与数字转换器的采样率之间的不匹配自然生成的连续线扫描的亚像素移位。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述高速激光扫描成像包括标本的即时线扫描成像，

其中即时线扫描指代所述标本与所述激光线扫描射束之间的相对运动。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述标本的即时线扫描成像包括：利用单向运动对所述标本应用1D线扫描，并且通过数字堆叠所捕获的1D线扫描来重建2D图像，并且其中得到的2D图像的快轴对应于线扫描方向，并且慢轴对应于标本运动方向。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述标本的即时扫描线成像包括：通过沿着所述慢轴扫描所述线扫描射束来对所述标本应用2D线扫描，并且通过数字堆叠所捕获的1D线扫描来重建2D图像，并且其中得到的2D图像的快轴对应于所述线扫描方向，并且慢轴对应于线扫描射束运动方向。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述样本的即时扫描成像包括：通过沿所述慢轴和轴向轴线扫描所述线扫描射束来对所述样本应用3D线扫描，并且通过数字堆叠沿着所述慢轴和轴向轴线的所捕获的1D线扫描来重建3D图像，并且其中得到的3D图像的快轴对应于所述线扫描方向，并且慢轴和轴向轴线对应于所述线扫描射束运动方向。

7.如权利要求4所述的方法，进一步包括：利用得到的2D或3D图像的扭曲效应来在所述快轴、慢轴和轴向轴线上产生相对亚像素移位，以恢复高分辨率的2D或3D图像，其中当所述数字转换器的采样率f从所述高速激光扫描成像的激光脉冲重复率F解锁时，由相邻线扫描之间的像素漂移引起所述扭曲效应。

8.如权利要求5-7所述的方法，其中利用所述得到的2D或3D图像的扭曲效应来在所述快轴和慢轴两者上产生相对亚像素移位通过以下步骤来实现：

引入1D线扫描的预先确定的非均匀照明背景作为用于补偿所述2D或3D图像的扭曲的参考；

在多个捕获的线扫描图像的高分辨率网格中记录扭曲角θ，包括：

利用具有给定扭曲角θ的去扭曲滤波器对图像进行去扭曲；

通过最大化所提取的前景的“清洁度”来获得准确的值，即，最小化前景的能量或带状伪像；

减去具有1D参考照明背景的去扭曲图像；

通过交错LR线扫描图像来恢复所述2D或3D图像；以及

将恢复的2D或3D图像去噪并且重新采样到所述高分辨率网格中，并且揭示高分辨率信息。

9.如权利要求8所述的方法，其中1D线扫描的预先确定的非均匀照明背景包括：在时间拉伸成像中的激光光谱或在扫描期间改变/调制照明强度。

10.如权利要求9所述的方法，其中通过最小化所述前景的能量来获得准确的值被表达为：

其中，整数N是每个线扫描的像素数；函数是以角度θ的图像去扭曲滤波器，并且是系统中引入的估计的非均匀照明分布。

11.如权利要求2所述的方法，其中所述数字化器的较低采样率为低至每秒兆样本，并且高速激光扫描成像的激光扫描重复频率。