[发明专利]基于微纳运动平台的超分辨率重构系统及重构方法

权利要求书

1.一种基于微纳运动平台的超分辨率重构系统，其特征在于，包括：

微纳运动平台，所述微纳运动平台上连接有观测物；

图像采集装置，所述图像采集装置安装在显微镜的目镜上，显微镜的物镜位于微纳运动平台的正上方且可观测到观测物；

信号处理装置，所述信号处理装置被配置为：

向微纳运动平台传送位置指令，控制微纳运动平台拖动观测物运动到指定位置；当观测物到达指定位置后，向图像采集装置发送图像采集指令，接收图像采集装置发送的观测物序列图像；

选择观测物序列图像中的第一幅作为参考图像并将其放大至和重构后图像相同的尺寸；其中，观测物序列图像中的分辨率为第一分辨率；重构后图像的分辨率为第二分辨率，第二分辨率大于第一分辨率；

建立从第二分辨率到第一分辨率的图像退化模型；

根据图像退化模型和与其它图像的运动信息，将参考图像退化为和其它序列图像具有相同亚像素运动信息的第三分辨率图像，再将其和图像采集装置采集得到的第一分辨率图像进行对比，将它们之间的灰度误差作为输入量用以修正参考图像，直到分辨率误差小于设定值为止。

2.如权利要求1所述的一种基于微纳运动平台的超分辨率重构系统，其特征在于，所述微纳运动平台上表面与观测物之间设有镀金薄膜，所述镀金薄膜作为观测物的背景。

3.如权利要求1所述的一种基于微纳运动平台的超分辨率重构系统，其特征在于，所述显微镜和微纳运动平台均封闭在密闭空间内，从而减少空气中颗粒物对参照物造成的污染。

4.如权利要求1所述的一种基于微纳运动平台的超分辨率重构系统，其特征在于，所述微纳运动平台内置位移传感器，所述位移传感器用于采集观测物的运动信息并传送至信号处理装置。

5.如权利要求1所述的一种基于微纳运动平台的超分辨率重构系统，其特征在于，所述信号处理装置，包括计算机终端和控制器，所述计算机终端，用于发送图像采集指令至图像采集装置；以及发送位置指令至控制器，由控制器控制微纳运动平台拖动观测物运动到指定位置。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的基于微纳运动平台的超分辨率重构系统的重构方法，其特征在于，包括：

接收观测物序列图像；

选择观测物序列图像中的第一幅作为参考图像并将其放大至和重构后图像相同的尺寸；其中，观测物序列图像中的分辨率为第一分辨率；重构后图像的分辨率为第二分辨率，第二分辨率大于第一分辨率；

建立从第二分辨率到第一分辨率的图像退化模型；

根据图像退化模型和与其它图像的运动信息，将参考图像退化为和其它序列图像具有相同亚像素运动信息的第三分辨率图像，再将其和图像采集装置采集得到的第一分辨率图像进行对比，将它们之间的灰度误差作为输入量用以修正参考图像，直到分辨率误差小于设定值为止。

7.如权利要求6所述的基于微纳运动平台的超分辨率重构系统的重构方法，其特征在于，图像退化模型和与其它图像的运动信息从微纳运动平台内置的位移传感器中读取。

8.如权利要求6所述的基于微纳运动平台的超分辨率重构系统的重构方法，其特征在于，灰度误差的计算过程为：

由两幅图像对应位置的灰度值相减，得到的一个灰度差数组；

求灰度差数组的均方根值，作为两幅图像的灰度误差。

9.如权利要求6所述的基于微纳运动平台的超分辨率重构系统的重构方法，其特征在于，运用双线性插值方法将参考图像放大至和重构后图像相同的尺寸。

10.如权利要求6所述的基于微纳运动平台的超分辨率重构系统的重构方法，其特征在于，接收观测物序列图像的过程为：

步骤(1)：将图像采集装置传送来的前一帧图像作为参考帧；

步骤(2)：计算参考帧图像中各个方向的梯度，选择梯度最大的一个方向且设为j方向，该方向的梯度记为G_j，其中j表示梯度方向；

步骤(3)：驱动微纳运动平台朝着图像梯度最大的方向运动预设亚像素尺度的长度；

步骤(4)：实时接收图像，并且计算当前实时接收的图像在j方向上的梯度G′_j；

步骤(5)：比较G_j和G′_j的大小，如果G′_j小于或者等于G_j，存储当前帧图像且作为参考帧并返回步骤(2)；否则返回步骤(3)。