專利名稱：幀間差分過采樣重構(gòu)方法及在微掃描顯微熱成像中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)的幀間差分過采樣重構(gòu)方法， 屬于紅外熱成像領(lǐng)域，可用于微電子芯片及其電路設(shè)計(jì)和故障檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué) 顯微熱成像分析、科學(xué)研究等領(lǐng)域，為它們提供高分辨力微細(xì)熱分析的手段。
背景技術(shù)：
熱成像技術(shù)目前在工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷和科學(xué)研究等領(lǐng)域已獲得廣泛的應(yīng) 用，成為有效的熱診斷工具。但目前大多數(shù)熱成像系統(tǒng)為望遠(yuǎn)工作模式，不適 宜應(yīng)用在需要顯微分析和檢測(cè)的場(chǎng)合，影響了對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和故障的分析。而 實(shí)際卻有許多需要顯微熱分析和檢測(cè)的場(chǎng)合。例如，在微電子集成芯片及其電 路的設(shè)計(jì)、可靠性分析以及缺陷檢測(cè)中，需要利用顯微熱成像技術(shù)進(jìn)行非接觸
測(cè)量診斷；在生物醫(yī)學(xué)診斷中，需要利用顯微熱成像技術(shù)對(duì)癌細(xì)胞的診斷與生 長(zhǎng)分析提供技術(shù)手段等。
為了滿足上述領(lǐng)域的需要，國外卯年代開始推出顯微熱成像系統(tǒng)。由于顯 微熱成像屬于放大成像，所以要求探測(cè)器具有較高的熱靈敏度。因此，國外顯 微熱成像系統(tǒng)的核心部件大多基于制冷型紅外探測(cè)器，所以國外的顯微熱成像 系統(tǒng)價(jià)格昂貴、功耗大、體積大、重量重。由于以上原因，顯微熱成像產(chǎn)品在 國內(nèi)的推廣應(yīng)用受到極大的限制。目前只有幾篇關(guān)于進(jìn)口制冷型熱成像顯微鏡 的使用報(bào)道。例如，電子5所1996年引進(jìn)美國的EDO/BARNES公司的顯微紅 外熱像儀InfraScope,它釆用液氮制冷的InSb焦平面探測(cè)器，配置10x， 5X， lx， 1/5，紅外物鏡，最高空間分辨力可達(dá)5,。清華大學(xué)引進(jìn)TVS-5000型顯微熱 像儀進(jìn)行熱分析和熱設(shè)計(jì)。而目前國內(nèi)對(duì)顯微鏡熱成像產(chǎn)品的研發(fā)還比較薄弱， 尚無熱成像顯微鏡產(chǎn)品出現(xiàn)。
而非制冷焦平面探測(cè)器具有較髙性價(jià)比、無需制冷、功耗低、體積小、重 量輕等特性，特別是近年來隨著熱成像技術(shù)的發(fā)展，非制冷焦平面探測(cè)器成本 大大降低，促進(jìn)了在各種領(lǐng)域的應(yīng)用。但目前尚未見到基于非制冷焦平面探測(cè) 器顯微熱成像系統(tǒng)的專門報(bào)道或產(chǎn)品。
為此，申請(qǐng)人基于非制冷紅外焦平面探測(cè)器研制了一種新型的顯微熱像儀，已申請(qǐng)了專利"顯微熱成像方法及其裝置"(專利申請(qǐng)?zhí)?007101001656)。理論 分析表明該顯微熱像儀的衍射限截止頻率乂-58.14cydes/mm,探測(cè)器采樣率 為22.22 cycles/mm，采樣奈奎斯特頻率為11.11 cycles/mm，系統(tǒng)屬于欠采樣系 統(tǒng)。欠采樣是導(dǎo)致頻譜混淆的直接因素，所以經(jīng)紅外顯微物鏡的熱圖像信號(hào)中 超過1U1 cycles/mm以上的頻率成份將發(fā)生混淆，從而降低了圖像質(zhì)量，圖像 空間分辨力較低。因此上述顯微熱像儀尚難滿足需要高分辨力圖像質(zhì)量的顯微 熱分析領(lǐng)域的需求。
光學(xué)微掃描是一種提高空間釆樣率，獲得高分辨力成像的有效技術(shù)途徑。 我們研制了一種基于光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描器的高分辨力顯微熱成像系統(tǒng)(如圖
1) ，并申請(qǐng)了專利"帶有光學(xué)平板微掃描器的高分辨力顯微熱成像方法"(專利申 請(qǐng)?zhí)?00710160758,1)。其通過光路中傾斜平板的旋轉(zhuǎn)，獲得2x2微掃描的圖像， 進(jìn)而經(jīng)過過采樣重構(gòu)，獲得高分辨力顯微熱圖像。
然而，由于系統(tǒng)實(shí)際加工、裝調(diào)等的影響及系統(tǒng)工作機(jī)械震動(dòng)等所帶來的誤 差因素，實(shí)際得到4幅低分辨力圖像的微位移位置不是嚴(yán)格的正立正方形(如圖
2) ,即不能得到理想標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式所需沿水平和垂直方向分別移動(dòng)半個(gè)像 素間距的微位移，對(duì)后續(xù)過采樣重構(gòu)圖像質(zhì)量造成影響。本發(fā)明將利用圖2微 位移位置的4幅低分辨力圖像獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式圖像，并進(jìn)行過采樣重 構(gòu)獲得高分辨力的顯微熱圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為進(jìn)一步提高申請(qǐng)人已發(fā)明專利"帶有光學(xué)平板微掃描器 的高分辨力顯微熱成像裝置"中顯微熱像儀的空間分辨力，而提供幀間差分過采 樣重構(gòu)方法及在微掃描顯微熱成像中的應(yīng)用。
該方法利用光學(xué)平板微掃描顯微熱成像系統(tǒng)以微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)采集4幅 非標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式圖像，然后利用泰勒展開原理獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描圖像并 完成過采樣重構(gòu)，該方法還可以應(yīng)用于其它光學(xué)微掃描光電成像系統(tǒng)中。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是光學(xué)平板微掃描顯微熱成像系統(tǒng)無法獲得標(biāo)準(zhǔn) 2x2微掃描圖像，由這4幅圖像直接插至得到的顯微熱圖像的空間分辨力難以達(dá) 到預(yù)期效果，需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)空間分辨力。
為此，本發(fā)明采用光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描器，以微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)采集4幅非標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描圖像，然后利用幀間差分過采樣重構(gòu)法獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描圖 像并經(jīng)過直接過采樣重構(gòu)得到高分辨力圖像，以滿足微電子集成電路芯片及其 電路設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)診斷和科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)︼@微熱分析的應(yīng)用需求。 本發(fā)明的技術(shù)方案
針對(duì)帶有光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描器的顯微熱成像系統(tǒng)無法獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃 描模式所需沿水平和垂直方向分別移動(dòng)半個(gè)像素間距的微位移問題，基于泰勒 級(jí)數(shù)展開原理，本發(fā)明提出了一種幀間差分過采樣重構(gòu)法，可以利用實(shí)際采集的 非標(biāo)準(zhǔn)欠采樣圖像獲得與標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式相當(dāng)?shù)母叻直媪^采樣圖像。
本發(fā)明的一種幀間差分過采樣重構(gòu)方法為-
(l)當(dāng)已知4幅非標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠釆樣圖像 Y-[g,(/,/),g2(/，y'),g3(/,/),g4(/,/)],并由微位移計(jì)算出位移矩陣A",則有
X = A_1Y (1) X = [x, ， ;c2, x3 ， ;c4 ] =
其中，^
其中,
而
^為^的伴隨矩陣<
Hflf,廣。,3 -ailW7-a21W8-a3lW9
0
0
w， w,
.8
0
(2)
2
W7 - 22 3廣"23 32
(3)
、
32
(4)
則由方程(l)可以得到等效的4幅標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠采樣圖像，即得到微位移位置為正立正方形的圖像；
(2)利用(1)的4幅標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠采樣圖像通過直接插值法得到過采
樣高分辨力圖像。
本發(fā)明的一種幀間差分過采樣重構(gòu)方法在光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描顯微熱成像 系統(tǒng)中的應(yīng)用步驟如下
(1) 通過紅外顯微物鏡和光學(xué)平板將物體的紅外輻射圖像成像到紅外焦平 面探測(cè)器上；
(2) 按系統(tǒng)微掃描零點(diǎn)定標(biāo)方法完成微掃描零點(diǎn)定標(biāo)；
(3) 由紅外顯微物鏡所成場(chǎng)景的顯微熱圖像通過光學(xué)平板后，以步驟(2)中 的微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)，在四個(gè)依次相差卯。的傾角條件下，得到4幀低分辨力圖 像；
(4) 通過圖像采集卡依次將步驟(3)中的4幀低分辨力標(biāo)準(zhǔn)視頻熱圖像轉(zhuǎn)化
為數(shù)字圖像，并存于計(jì)算機(jī)中；
(5) 利用步驟(4)中得到的4幅非標(biāo)準(zhǔn)欠采樣圖像，通過幀間差分過采樣重構(gòu) 方法獲得與標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描相當(dāng)?shù)囊环叻直媪^采樣熱圖像；
(6) 對(duì)步驟(5)中的高分辨力圖像進(jìn)行顯微熱圖像顯示、分析、存儲(chǔ)和其它(如 超分辨力復(fù)原)處理。
所述步驟(3)具體包括光學(xué)平板微掃描控制器控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)4 個(gè)方向的微位移成像，得到非標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠采樣圖像。 有益效果
本發(fā)明針對(duì)帶有光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描器的顯微熱成像系統(tǒng)無法獲得標(biāo)準(zhǔn) 2x2微掃描模式所需沿水平和垂直方向分別移動(dòng)半個(gè)像素間距的微位移問題，基 于泰勒級(jí)數(shù)展開原理，提出了一種幀間差分過采樣重構(gòu)方法，可以利用實(shí)際采 集的非標(biāo)準(zhǔn)欠釆樣圖像獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式的高分辨力過采樣圖像。處理 算法可有效提高顯微熱成像的空間分辨力。由于處理算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，可 實(shí)現(xiàn)快速處理?？纱龠M(jìn)帶有光學(xué)平板微掃描器的顯微熱成像技術(shù)在各種領(lǐng)域的 應(yīng)用，提髙設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析和研究的技術(shù)水平，提高診斷的效率與可靠性，使 其應(yīng)用于更多的場(chǎng)合。
由于類似不規(guī)則微掃描的不可控微掃描成像問題在許多可見光和紅外成像
7系統(tǒng)應(yīng)用中普遍存在，因此，本發(fā)明的算法也可以延伸擴(kuò)展到這些應(yīng)用中，在 系統(tǒng)硬件條件下，通過數(shù)字圖像處理方法進(jìn)一步提高系統(tǒng)空間分辨力，挖掘系 統(tǒng)的潛力。


圖1是光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)照片； 圖2是實(shí)際系統(tǒng)2x2微掃描成像位置；
圖3是標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描過采樣重建示意圖4是高分辨力圖像及其微掃描欠釆樣圖像，其中(a)是原始高分辨力圖 像；(b)是4幀低分辨力圖像；
圖5是過采樣重構(gòu)仿真研究，其中(a)是雙線性放大圖像；(b)是直接過采
樣圖像；(c)是幀間差分過采樣圖像； 圖6是低分辨力紅外熱圖像序列；
圖7是紅外熱圖像重構(gòu)結(jié)果圖，其中(a)是幀間差分過采樣重構(gòu)圖像；(b) 是直接過采樣重構(gòu)圖像；
圖8是實(shí)際采集的4幅低分辨力顯微熱圖象；
圖9是人民幣一分硬幣顯微熱圖像實(shí)驗(yàn)，其中(a)是幀間差分過采樣重構(gòu) 圖像(SNT- 7.0341); (b)是直接過釆樣重構(gòu)圖像(SNT =6.8256)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明的核心是針對(duì)已設(shè)計(jì)的光學(xué)平板旋微掃描顯微熱成像系統(tǒng)無法獲得
標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描圖像，導(dǎo)致系統(tǒng)空間分辨力不能有效提高，不能完全滿足一些 實(shí)際場(chǎng)合應(yīng)用的問題，基于泰勒展開原理，研究了一種獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描高 分辨力圖像的幀間差分過采樣重構(gòu)方法9 幀間差分過釆樣重構(gòu)方法如下
假設(shè)(2州x(2A0像素的過釆樣高分辨力圖像o，它是由標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式 的4幅低分辨力欠采樣圖像直接交叉嵌入構(gòu)成(如圖3)。
0(2/-1，2卜1), 0(2/-1,2力,0(2/，2/-1), 0(2/，2刀，/ = 1,2,...乾乂-l,2，…,V (1)
由于實(shí)際微掃描位移的不規(guī)則(如圖2)，第f幅低分辨力圖像相對(duì)微掃描零點(diǎn)的第1幅低分辨力圖像之間存在亞像素的微位移(x,， 乂)， (/=1, 2,3,4)。我們以第1 幅低分辨力圖像為起點(diǎn)，將系統(tǒng)采集的4幅微掃描低分辨力欠采樣圖像表示為
<formula>formula see original document page 9</formula> (2) 其中，年，^為第/幅低分辨力圖像相對(duì)第1幅的歸一化微位移(單位為像元)，即
<formula>formula see original document page 9</formula>,
式中，(2A)為相鄰像素中心距離。對(duì)于圖1的微掃描系統(tǒng)，歸一化微位移(逆時(shí) 針)分別為
(0.00， 0.00)， (0.03， -0.56), (0.53, -0.55), (0.60, 0.06) 由于&A小于1，將式(2)在第1幅低分辨力圖像處按泰勒級(jí)數(shù)展開，得
<formula>formula see original document page 9</formula>
利用差分代替微分，得<formula>formula see original document page 9</formula> (5)
——- 0(2/,2+ 0(2z' —1,2 乂' -1) - 0(2/ —1,2/) - 0(2/,2 / -1) 卿
將式(5)式代入式(4)，整理得
<formula>formula see original document page 9</formula>(9)
則有<formula>formula see original document page 9</formula>則式(10)可以改寫為矩陣形式
A 對(duì)于圖2的微掃描微位移位置，不難證明，A矩陣可逆，即
<formula>formula see original document page 10</formula>而
這表明即使按圖2所示的不規(guī)則微掃描位置，也可由式(13)的矩陣運(yùn)算，得 到等效的標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠釆樣圖像，即得到微位移位置為正立四邊形的圖像。 由于經(jīng)標(biāo)定后，A"矩陣已知，因此，本發(fā)明給出的幀間差分過采樣算法只需通 過代數(shù)運(yùn)算即可完成，無需迭代，計(jì)算量較小，實(shí)用性強(qiáng)。
本發(fā)明幀間差分過采樣重構(gòu)方法在微掃描顯微熱成像系統(tǒng)中應(yīng)用的具體步 驟為《
(1)通過紅外顯微物鏡和光學(xué)平板將物體的紅外輻射圖像成像到紅外焦平 面探測(cè)器上；(2) 按系統(tǒng)微掃描零點(diǎn)定標(biāo)方法完成微掃描零點(diǎn)定標(biāo)；
(3) 由紅外顯微物鏡所成場(chǎng)景的顯微熱圖像通過光學(xué)平板后，以步驟(2)中 的微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)在四個(gè)依次相差90。的傾角條件下，得到4幀低分辨力圖像;
(4) 通過圖像采集卡依次將步驟(3)中的4幀低分辨力標(biāo)準(zhǔn)視頻熱圖像轉(zhuǎn)化 為數(shù)字圖像，并存于計(jì)算機(jī)中；
(5) 利用步驟(4)中得到的4幅非標(biāo)準(zhǔn)欠采樣圖像利用幀間差分過采樣重構(gòu) 方法獲得標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠采樣圖像，通過與獲取微掃描圖像相同的方式交叉 融合4幀低分辨力圖像，獲得一幅高分辨力的過采樣熱圖像；
(6) 對(duì)步驟(5)中的高分辨力圖像進(jìn)行顯微熱圖像顯示、分析、存儲(chǔ)和其它(如 超分辨力復(fù)原)處理。
實(shí)施例
Lena圖像仿真實(shí)驗(yàn)
利用圖2微位移位置由高分辨力圖像(圖4(a), 192x192像素)模擬得到4幅 低分辨力圖像(圖4(b)， 96x96像素)。圖5給出了由圖6-3(b)第l幀低分辨力圖 像的雙線性插值放大法、直接過采樣重構(gòu)法(4幀低分辨力圖像按標(biāo)準(zhǔn)2x2過采 樣直接嵌入方法)及幀間差分過采樣重構(gòu)法的圖像重構(gòu)結(jié)果。從目視效果看，幀 間差分過采樣重構(gòu)方法效果最好，其圖像信息最豐富，可分辨的細(xì)節(jié)最多(頭發(fā) 絲)，圖像最清晰，最接近原始髙分辨力圖像。
為了定量比較分析不同重構(gòu)方法，我們采用峰值信噪比PSNR、通用圖像質(zhì) 量因子g和圖像信息熵SNT等參數(shù)評(píng)價(jià)重構(gòu)圖像的效果(如表1)。由表1可見， 對(duì)于圖2的微位移，幀間差分過采樣重構(gòu)方法評(píng)價(jià)參數(shù)最好，而且較雙向性放 大法改善較大。
表i圖像重構(gòu)的評(píng)價(jià)參數(shù)
圖像處理形式PSNRQSNT
雙線性放大76.%29O.,7.3982
標(biāo)準(zhǔn)過釆袢重構(gòu)79.53010.99097.4123
幀間差分過采樣重構(gòu)79.78890.99177.5100
通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，由目視效果和評(píng)價(jià)參數(shù)綜合分析得到如下結(jié)論: 如果微位移位置與正立方形偏差較大，則此時(shí)則幀間差分法最好，其 次是直接過采樣法，而且越接近正立方形，則幀間差分法越好。
如果微位移位置與正立方形偏差較小，則此時(shí)直接過釆樣方法好于幀 間差分法，但均好于雙線性放大法。
無論是直接過采樣法還是幀間差分過采樣法，系統(tǒng)進(jìn)行零點(diǎn)定標(biāo)的效 果均好于不進(jìn)行零點(diǎn)定標(biāo)的。
圖6是4幀望遠(yuǎn)模式低分辨力紅外熱圖像，分別利用幀間差分過采樣法 (結(jié)果如圖7(a))和直接過采樣法(結(jié)果如圖7(b))完成了圖像重構(gòu)。由圖7可見， 幀間差分過采樣重構(gòu)圖像更清晰，細(xì)節(jié)更多(如窗戶邊緣、空調(diào)、墻面等細(xì) 節(jié))，而幀間差分過采樣重構(gòu)比原始圖像的空間分辨力明顯提高，圖像得到 放大，從而驗(yàn)證了幀間差分法過采樣重構(gòu)在紅外熱圖像領(lǐng)域的成功應(yīng)用。
實(shí)際顯微熱圖像的實(shí)驗(yàn)
為驗(yàn)證幀間差分過采樣重構(gòu)法在實(shí)際光學(xué)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)中應(yīng)用的 有效性，以定標(biāo)零點(diǎn)為起點(diǎn)，完成圖像序列的采集與實(shí)際處理工作。
工作步驟如下
1) 利用零點(diǎn)定標(biāo)方法找到系統(tǒng)微掃描零點(diǎn)。
2) 旋轉(zhuǎn)光學(xué)平板，按標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描模式采集4幅圖像(如圖8所示)。
3) 對(duì)步驟(2)中的4幅圖像利用頻率域亞像素圖像配準(zhǔn)技術(shù)估計(jì)其中三幅圖 像相對(duì)基準(zhǔn)圖的微位移，得到微位移矩陣A。
4) 利用本發(fā)明提出的幀間差分法即得到標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描微位移圖像，然后 按圖3方法進(jìn)行過采樣重構(gòu)，最后得到過采樣高分辨力圖像(如圖9(a))。 圖9(b)是將4幅圖像直接按圖3方法進(jìn)行插值過采樣重構(gòu)的圖像。
可以看出幀間差分過采樣重建無論是視覺效果還是評(píng)價(jià)參數(shù)均比直接過 采樣好，包含更多的信息量(SNT較大)，可分辨的細(xì)節(jié)更多一些(硬幣上天安門 圖像的一些條紋更清晰)，而且較原始低分辨力圖像的空間分辨力明顯提高，圖 像得到了放大，證明了光學(xué)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)幀間差分過釆樣重構(gòu)方法的 有效性，系統(tǒng)可滿足髙分辨力細(xì)微熱分析領(lǐng)域的需求。
綜上所述，本發(fā)明提供了光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)的幀間差分 高分辨力圖像重構(gòu)方法。該光學(xué)微掃描顯微熱成像系統(tǒng)應(yīng)用于微電子和光電子器件及領(lǐng)域，可提高集成電路芯片及其可靠性設(shè)計(jì)水平，保證微電子和光電子
器件及其產(chǎn)品的性能和質(zhì)量；應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可為醫(yī)學(xué)診斷、癌癥檢測(cè)等提 供新的技術(shù)手段；應(yīng)用于科學(xué)研究領(lǐng)域，可為科技人員提供新的分析工具；應(yīng) 用于公安刑偵領(lǐng)域，可為可疑物證、痕跡的偵別提供新的技術(shù)手段，具有很好 的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。該顯微熱成像系統(tǒng)進(jìn)一步結(jié)合超分辨力圖像處理算法 將會(huì)大幅度提高系統(tǒng)的空間分辨力，從而應(yīng)用于更多的需要高分辨力細(xì)微熱分 析的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、幀間差分過采樣重構(gòu)方法，其特征在于(1)當(dāng)已知4幅非標(biāo)準(zhǔn)2×2微掃描欠采樣圖像Y＝[g1(i，j)，g2(i，j)，g3(i，j)，g4(i，j)]，并由微位移計(jì)算出位移矩陣A-1，則有X＝A-1Y (1)X＝[x1，x2，x3，x4]＝[O(2i-1，2j-1)，O(2i，2j-1)，O(2i-1，2j)，O(2i，2j)]其中，A’為A的伴隨矩陣。w1＝a23a34-a24a33w2＝a14a33-a13a34w3＝a13a24-a14a23w4＝a24a32-a22a34其中，w5＝a12a34-a14a32 (3)w6＝a14a22-a12a24w7＝a22a33-a23a32w8＝a13a32-a12a33w9＝a12a23-a13a22而detA＝a12a23a34-a12a24a33-a13a22a34+a13a24a32+a14a22a33-a14a23a32 (4)則由方程(1)可以得到等效的4幅標(biāo)準(zhǔn)2×2微掃描欠采樣圖像，即得到微位移位置為正立正方形的圖像；(2)利用(1)的4幅標(biāo)準(zhǔn)2×2微掃描欠采樣圖像通過直接插值法得到過采樣高分辨力圖像。
2、幀間差分過采樣重構(gòu)方法在微掃描顯微熱成像中的應(yīng)用，其特征在于應(yīng) 用步驟如下(1) 通過紅外顯微物鏡和光學(xué)平板將物體的紅外輻射圖像成像到紅外焦平 面探測(cè)器上；(2) 按系統(tǒng)微掃描零點(diǎn)定標(biāo)方法完成微掃描零點(diǎn)定標(biāo)；(3) 由紅外顯微物鏡所成場(chǎng)景的顯微熱圖像通過光學(xué)平板后，以步驟(2)中 的微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)，在四個(gè)依次相差卯°的傾角條件下，得到4幀低分辨力圖 像；(4) 通過圖像釆集卡依次將步驟(3)中的4幀低分辨力標(biāo)準(zhǔn)視頻熱圖像轉(zhuǎn)化 為數(shù)字圖像，并存于計(jì)算機(jī)中；(5) 利用步驟(4)中得到的4幅非標(biāo)準(zhǔn)欠采樣圖像，通過幀間差分過采樣重構(gòu) 方法獲得與標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描相當(dāng)?shù)囊环叻直媪^采樣熱圖像；(6) 對(duì)步驟(5)中的高分辨力圖像進(jìn)行顯微熱圖像顯示、分析、存儲(chǔ)和其它(如 超分辨力復(fù)原)處理。
3、如權(quán)利要求2所述的幀間差分過采樣重構(gòu)方法在微掃描顯微熱成像中的 應(yīng)用，其特征在于所述步驟(3)具體包括光學(xué)平板微掃描控制器控制旋轉(zhuǎn)臺(tái) 的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)4個(gè)方向的微位移成像，得到非標(biāo)準(zhǔn)2x2微掃描欠采樣圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及幀間差分過采樣重構(gòu)方法及在微掃描顯微熱成像中的應(yīng)用，屬于紅外熱成像領(lǐng)域。本發(fā)明采用光學(xué)平板旋轉(zhuǎn)微掃描器，以微掃描零點(diǎn)為起點(diǎn)采集4幅非標(biāo)準(zhǔn)2×2微掃描圖像，利用基于泰勒展開原理的幀間差分過采樣重構(gòu)法獲得標(biāo)準(zhǔn)2×2微掃描圖像并經(jīng)過直接過采樣重構(gòu)得到高分辨力圖像。該幀間差分過采樣重構(gòu)圖像無論是視覺效果還是評(píng)價(jià)參數(shù)均比直接過采樣好，包含更多的信息量，可分辨的細(xì)節(jié)更多一些，而且較原始低分辨力圖像的空間分辨力明顯提高，同時(shí)圖像得到了放大。該方法還可以應(yīng)用于其它光學(xué)微掃描光電成像系統(tǒng)中來進(jìn)一步提高系統(tǒng)空間分辨力，挖掘系統(tǒng)潛力。
文檔編號(hào)G01R31/303GK101430295SQ20081018326
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者超 徐, 李福文, 霞 王, 王嶺雪, 金偉其, 艷 陳, 高美靜 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)