[发明专利]扫描成像中像素分辨率的恢复

说明书

本发明描述了一种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的技术，其适用于一维（1D）、二维（2D）和三维（3D）成像。

技术领域

本发明的领域涉及成像系统中的数据获取方法。

背景技术

受由高采样率操作带来的困境的激励，我们的发明是一种像素超分辨率（像素-SR）技术，其提高了以较低采样率的高速激光扫描成像（例如，时间拉伸成像或自由空间角度啁啾增强延迟（FACED）成像）的像素分辨率（即，抗锯齿），任何商业级数字转换器都可轻松支持该技术。它基于像素-SR的一般概念，其中可以根据通过较低采样率捕获的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。与像素-SR技术方面的现有技术不同，我们的发明利用了以下事实：即连续线扫描的亚像素移位（在成像期间）是由激光扫描重复频率与后端数字化器的采样频率之间的不匹配自然生成的——一种出现在全部类型的激光扫描成像模式中的特征。因此，它不需要以超快速率有效地同步控制用于精确的亚像素移位操作的照明或检测。与任何经典的像素-SR成像技术不同，由于高度精确和可重新配置的像素漂移，我们的发明不需要用于受控亚像素移位运动的任何附加硬件（例如，检测器平移、照明射束控制）或用于不受控制的运动的复杂图像像素配准算法。在不牺牲以高速扫描速率的空间分辨率的情况下，我们的发明可以有益于在超快和/或高通量成像应用中应用的任何激光扫描成像，范围从工业制造中的表面检查和质量控制（例如，网络检查的机器视觉、半导体VLSI芯片制造）、非接触式计量到基础生命科学中（生物医学和环境研究中）的单细胞分析和临床诊断（例如，基于细胞的测定和组织微阵列（TMA）、整个载玻片成像（WSI））。

发明内容

即使以较低采样率——对于（以超过亚MHz的线扫描率的）超快成像也提高或恢复高速激光扫描成像的像素分辨率，而不损害空间分辨率。

其中连续线扫描的亚像素移位（在成像期间）由激光扫描重复频率与数字转换器的采样频率之间的不匹配自然生成的通用的像素-SR技术适用于1D、2D和3D激光扫描成像策略。

全部无源的像素-SR技术不需要用于受控亚像素移位运动的任何附加硬件或用于不受控制的运动的复杂的图像像素配准算法。

高精度且可重新配置的像素漂移和独特的像素配准算法。

附图说明

图1示出了1D、2D和3D激光扫描策略的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的标本[3]的即时线扫描成像的示意图；

图3描绘了根据本发明的实施例的图像扭曲配准的图形表示；

图4示出了根据本发明的实施例的时间拉伸图像的示意图及其在示波器的不同采样率下的恢复；

图5展示了在基于高通量成像的自动化分类中的像素-SR成像的实施例；

图6示出了根据本发明的实施例的以像素-SR算法恢复HR时间拉伸图像的像素分辨率的改进的示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的以不同锁相环比率P/Q的前6个亚像素样本的示意图。

具体实施方式

我们的发明是一种像素-SR技术，其提高了以较低采样率的高速激光扫描成像（例如，时间拉伸成像或自由空间角度啁啾增强延迟（FACED）成像）的像素分辨率（即，抗锯齿），任何商业级数字转换器都可轻松支持该技术。它可适用于1D[1]、2D[5]和3D[6]激光扫描策略（图1）。在一个实施例中，通过采样时钟偏移的时间交错测量源于数字转换器采样时钟从激光扫描频率解锁的事实（例如，脉冲激光源[7]，或通常是扫描元件）。通过以较低采样率利用该效应，本发明能够提取多个LR图像，每个LR图像是以高时间精度（例如，时间拉伸成像或FACED成像中的数十皮秒）自动地亚像素移位的。