本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種用于生成結(jié)果圖像(results image)的方法和對(duì)應(yīng)的設(shè)備。具體地說(shuō)，示例性實(shí)施例涉及便于提供物體的滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果圖像的技術(shù)。

背景技術(shù)：

通常，當(dāng)通過(guò)光學(xué)設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行成像時(shí)，提供滿足一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果圖像可能是可取的。具體地說(shuō)，此類優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以是結(jié)果圖像的圖像對(duì)比度?？赡芸扇〉氖谦@得盡可能高的圖像對(duì)比度。就相對(duì)比較高的圖像對(duì)比度來(lái)說(shuō)，可以獲得關(guān)于物體的非常不同的物理參數(shù)和信息。

便于通過(guò)光學(xué)設(shè)備的照射設(shè)備的適當(dāng)硬件對(duì)結(jié)果圖像進(jìn)行此類優(yōu)化的技術(shù)(結(jié)構(gòu)化照射)是已知的。舉例來(lái)說(shuō)，Wiley-VCH 2005年的H.Gross等人的“Handbook of Optical Systems”第2卷中描述了此類技術(shù)。這里，可以例如在照射設(shè)備的光瞳平面中使用結(jié)構(gòu)濾波器。結(jié)果，可以對(duì)具有特別大的信息深度的物體(例如，具體地說(shuō)，振幅物體(amplitude object))進(jìn)行成像。

然而，此類技術(shù)具有某些限制或缺點(diǎn)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)濾波器的選擇通常取決于將被成像的物體，所以可能有必要的是，通過(guò)掩模交換單元以可交換的方式將結(jié)構(gòu)濾波器容納在照射設(shè)備中，并且可能要保持多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)濾波器可用。對(duì)于不同類型的物體，比如生物樣本或未知的非生物樣本，這可能是不利的，因?yàn)橛斜匾３窒鄬?duì)較多的結(jié)構(gòu)濾波器可用。在實(shí)踐中于是可能發(fā)生匹配的結(jié)構(gòu)濾波器不存在。此外，隨后在圖像捕捉結(jié)束之后的步驟(后置處理步驟)中改變結(jié)構(gòu)濾光器是不可能的，或者僅有有限程度的可能性。通常，光學(xué)設(shè)備的復(fù)雜性由于保持附加硬件組件可用而提高。例如由于不正確的機(jī)械啟動(dòng)、磨損或污染等而導(dǎo)致的易錯(cuò)性也可能由于結(jié)構(gòu)濾光器的可交換的可用性而提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這就是為什么需要生成滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果圖像的改進(jìn)技術(shù)的原因，所述技術(shù)消除前述缺點(diǎn)和限制中的至少一些。具體地說(shuō)，需要便于精確地且靈活地提供滿足各自優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果圖像的那些技術(shù)。

根據(jù)一方面，本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)光學(xué)設(shè)備生成物體的結(jié)果圖像的方法。所述方法包括通過(guò)光學(xué)設(shè)備的照射設(shè)備使用至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)順序地照射物體。所述方法還包括：對(duì)于所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)中的每個(gè)，在使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射期間捕捉物體的強(qiáng)度圖像。強(qiáng)度圖像是通過(guò)光學(xué)設(shè)備的探測(cè)器捕捉的。所述方法還包括通過(guò)計(jì)算單元組合強(qiáng)度圖像以生成結(jié)果圖像。這里，以結(jié)果圖像滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的這樣的方式執(zhí)行組合。

舉例來(lái)說(shuō)，物體可以是振幅物體。也就是說(shuō)，振幅物體可以使透射的光至少部分衰減。因此，結(jié)果圖像可以對(duì)該物體進(jìn)行成像。舉例來(lái)說(shuō)，結(jié)果圖像可以以放大的方式對(duì)該物體進(jìn)行成像。舉例來(lái)說(shuō)，光學(xué)設(shè)備可以是顯微鏡。舉例來(lái)說(shuō)，物體可以包括技術(shù)物體，特別是用于例行監(jiān)視相同成分的技術(shù)物體，而且還包括生物物體。強(qiáng)度圖像可以對(duì)應(yīng)于物體的部分相干的圖像，例如與熒光圖像形成對(duì)比。就這個(gè)程度而言，強(qiáng)度圖像也可以被稱為部分相干圖像。因?yàn)閺?qiáng)度圖像被組合來(lái)形成結(jié)果圖像，所以強(qiáng)度圖像也可以被稱為部分圖像。

一般來(lái)說(shuō)，照射幾何結(jié)構(gòu)可以用光對(duì)物體的照射的非常不同的幾何參數(shù)來(lái)表征。具體地說(shuō)，所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)可以包括不同的照射方向。舉例來(lái)說(shuō)，所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)可以包括多于一個(gè)的照射方向；這意味著多個(gè)照射方向關(guān)于一個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)組合?？梢酝ㄟ^(guò)組合照射方向來(lái)執(zhí)行特別快的成像。

可替代地或另外地，所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)可以包括不同的照射立體角。照射方向可以例如從相對(duì)于光軸的定義明確的角度照射物體。相比之下，照射幾何結(jié)構(gòu)可以從相對(duì)于光軸的一定范圍的角度照射物體。舉例來(lái)說(shuō)，照射幾何結(jié)構(gòu)可以限定照射射束在一個(gè)方向或至少兩個(gè)方向上可以入射在物體上的立體角。照射立體角也可以被稱為照射方向組合?？梢酝ㄟ^(guò)使用照射立體角來(lái)實(shí)現(xiàn)特別快的成像。

一般來(lái)說(shuō)，在照射幾何結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)使用的不同照射方向可以是無(wú)關(guān)或相關(guān)的。為了避免斑點(diǎn)，可以組合照射方向；這可以通過(guò)不使用例如無(wú)點(diǎn)光源(比如激光或單模光纖筆等)、而是改為使用擴(kuò)展光源(比如LED或多模光纖)來(lái)實(shí)現(xiàn)。于是，實(shí)現(xiàn)來(lái)自立體角的照射。

在各個(gè)公開(kāi)的場(chǎng)景中也可以使用其他照射幾何結(jié)構(gòu)：關(guān)連照射設(shè)備可以以部分調(diào)制的方式照射物體，即，可以通過(guò)例如來(lái)自兩個(gè)照射方向的干涉圖樣來(lái)照射物體。為此，可以使用莫爾成像技術(shù)，即，照射幾何結(jié)構(gòu)可以包括莫爾照射。根據(jù)本文中所公開(kāi)的場(chǎng)景，空間調(diào)制的照射幾何結(jié)構(gòu)可以用于從眾多照射方向選擇最大可能程度地滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的照射方向。

作為不同照射方向的替代，或者除了不同照射方向之外，還可以改變所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)的照射光的其他性質(zhì)，例如，光的偏振或波長(zhǎng)或波長(zhǎng)分布。在一個(gè)例子中，所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)可以包括三個(gè)照射方向，其中這些照射方向中的每個(gè)分別用發(fā)出紅綠藍(lán)三種顏色的光的三個(gè)發(fā)光二極管(LED)中的一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，有機(jī)LED(OLED)顯示設(shè)備可以用于該目的?？商娲鼗蛄硗獾兀梢允褂闷窆鈱W(xué)單元，比如被配置為圍繞照射方向的偏振局部旋轉(zhuǎn)的液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)。

在組合過(guò)程中可以使用非常不同的技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，可以對(duì)各個(gè)強(qiáng)度圖像進(jìn)行減法或加法或乘法或除法。具體地說(shuō)，可以以加權(quán)的形式執(zhí)行組合過(guò)程；在組合過(guò)程期間可以不同程度地考慮不同的強(qiáng)度圖像。這使得參數(shù)空間可以被優(yōu)化為相對(duì)于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展(組合參數(shù))。作為組合過(guò)程的結(jié)果，結(jié)果圖像可以是部分相干的。

組合參數(shù)可以設(shè)置組合過(guò)程的具體實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，組合參數(shù)可以設(shè)置算術(shù)運(yùn)算，強(qiáng)度圖像通過(guò)該算術(shù)運(yùn)算組合?？商娲鼗蛄硗獾?，組合參數(shù)可以確定例如各個(gè)強(qiáng)度圖像在組合過(guò)程期間的加權(quán)。舉例來(lái)說(shuō)，在組合過(guò)程期間可以考慮某些強(qiáng)度圖像強(qiáng)于或弱于其他強(qiáng)度圖像。這可以實(shí)現(xiàn)結(jié)果圖像特別好地滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，各個(gè)強(qiáng)度圖像的加權(quán)可以滿足例如在組合過(guò)程期間按其考慮各個(gè)強(qiáng)度圖像的加權(quán)每個(gè)均取大于零且小于一的值并且各個(gè)強(qiáng)度圖像的加權(quán)的和等于一的這種情況下的各個(gè)邊界條件。其他邊界條件是可能的。舉例來(lái)說(shuō)，組合參數(shù)可以以控制指令的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以使對(duì)于各個(gè)常規(guī)問(wèn)題可以在沒(méi)有太多計(jì)算支出的情況下借助于組合參數(shù)。組合參數(shù)可以是物體特定的。

通過(guò)使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射物體，并且作為組合對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度圖像的結(jié)果，可以獲得與常規(guī)的結(jié)構(gòu)化照射相對(duì)應(yīng)的效果。然而，這里可以通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇例如組合參數(shù)來(lái)相對(duì)比較容易地模仿非常不同的結(jié)構(gòu)濾波器。這也可以在后置處理步驟的范圍內(nèi)發(fā)生。具體地說(shuō)，特別合適的一組組合參數(shù)可以例如在優(yōu)化的范圍內(nèi)找到，所述組合參數(shù)特別好地滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。具體地說(shuō)，可以免除結(jié)構(gòu)濾波器的對(duì)應(yīng)硬件——對(duì)應(yīng)技術(shù)可以以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)。這可以便于對(duì)于非常不同的被成像物體相比簡(jiǎn)單地獲得良好結(jié)果。

舉例來(lái)說(shuō)，可以對(duì)強(qiáng)度圖像的各個(gè)區(qū)域使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行組合過(guò)程，以使結(jié)果圖像的各個(gè)區(qū)域滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，各個(gè)區(qū)域可以對(duì)物體的不同部分進(jìn)行成像。物體也可以由多個(gè)部分物體(例如單個(gè)的細(xì)胞)組成；在這種情況下，各個(gè)區(qū)域可以對(duì)不同的部分物體進(jìn)行成像。

舉例來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度圖像的空間分辨的組合可以基于強(qiáng)度圖像的第一區(qū)域中的第一組合參數(shù)以及強(qiáng)度圖像的第二區(qū)域中的第二組合參數(shù)。第一組合參數(shù)可以不同于第二組合參數(shù)。結(jié)果，即使在例如在各個(gè)區(qū)域中具有不同光學(xué)性質(zhì)的相對(duì)比較復(fù)雜的物體的情況下，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)也可以在局部尺度上得到相對(duì)比較好的滿足。于是，結(jié)果圖像可以具有特別高的質(zhì)量。具體地說(shuō)，可以使物體的例如精細(xì)結(jié)構(gòu)在各個(gè)區(qū)域中可見(jiàn)——即使物體具有不同的光學(xué)性質(zhì)，或者例如在各個(gè)區(qū)域中需要不同的組合參數(shù)。與常規(guī)的結(jié)構(gòu)化照射相比，具體地說(shuō)，這是有利地，因?yàn)榭梢悦獬臻g相關(guān)的結(jié)構(gòu)濾波器的使用，結(jié)構(gòu)濾波器的結(jié)構(gòu)對(duì)于各個(gè)位置是變化的。不過(guò)，有效的照射幾何結(jié)構(gòu)(特別是通過(guò)組合各個(gè)強(qiáng)度圖像而出現(xiàn)的有效照射幾何結(jié)構(gòu))可以針對(duì)強(qiáng)度圖像的各個(gè)區(qū)域以空間分辨的方式適配。

舉例來(lái)說(shuō)，照射設(shè)備可以包括具有多個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)的光源。舉例來(lái)說(shuō)，這可以通過(guò)具有不同顏色的發(fā)光二極管(LED)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以例如通過(guò)激光交換單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，照射設(shè)備將可以包括多色光源；同時(shí)，探測(cè)器可以被配置為以波長(zhǎng)分離的方式捕捉強(qiáng)度圖像。舉例來(lái)說(shuō)，此類技術(shù)可以使用所謂的紅綠藍(lán)電荷耦合器件(RGB-CCD)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此類情況下，上述各種技術(shù)可以以波長(zhǎng)相關(guān)的方式應(yīng)用，并且改進(jìn)的多色結(jié)果圖像可以作為其結(jié)果而生成。將被優(yōu)化的與優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的參數(shù)空間也可以通過(guò)選擇波長(zhǎng)來(lái)增大。

舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于各個(gè)波長(zhǎng)可以多次執(zhí)行使用至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)的順序照射，并且可以在每種情況下捕捉對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度圖像?？商娲鼗蛄硗獾?，還可以使用照射設(shè)備的多色光源來(lái)執(zhí)行順序照射，并且可以對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)多次執(zhí)行對(duì)應(yīng)強(qiáng)度圖像的捕捉?？梢栽诿糠N情況下執(zhí)行組合對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度圖像以用于為各個(gè)波長(zhǎng)生成相關(guān)聯(lián)的結(jié)果圖像。

因此，這樣，可以獲得一組結(jié)果圖像，每個(gè)結(jié)果圖像對(duì)應(yīng)于相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，可以組合各個(gè)結(jié)果圖像來(lái)形成多色結(jié)果圖像。

通過(guò)上述此類波長(zhǎng)相關(guān)的技術(shù)，可以生成特別高的定性質(zhì)量的結(jié)果圖像。具體地說(shuō)，結(jié)果圖像可以特別好地滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

照射物體和捕捉強(qiáng)度圖像可以定義圖像捕捉步驟。一般來(lái)說(shuō)，可以在圖像捕捉步驟期間實(shí)時(shí)地執(zhí)行組合過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，所述方法還可以包括：在屏幕上顯示結(jié)果圖像。顯示可以在圖像捕捉步驟期間執(zhí)行。結(jié)果，可以特別快地獲得定性高質(zhì)量的結(jié)果圖像。具體地說(shuō)，這可以致使基于可能的結(jié)果圖像來(lái)控制圖像捕捉。

特別是在組合過(guò)程實(shí)時(shí)發(fā)生的上述情況下，至少部分預(yù)先確定組合步驟的組合參數(shù)可能是值得追求的目標(biāo)——例如代替在圖像捕捉步驟期間執(zhí)行組合參數(shù)的完全確定。

舉例來(lái)說(shuō)，所述方法還可以包括通過(guò)計(jì)算單元來(lái)執(zhí)行優(yōu)化。執(zhí)行優(yōu)化可以提供用于組合過(guò)程的組合參數(shù)，通過(guò)組合過(guò)程，結(jié)果圖像滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

這里，組合參數(shù)可以被提供空間分辨率。舉例來(lái)說(shuō)，可以對(duì)強(qiáng)度圖像的各個(gè)區(qū)域使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行優(yōu)化?？梢栽诿糠N情況下對(duì)各個(gè)區(qū)域提供組合參數(shù)。此外，可能的是，基于對(duì)應(yīng)的組合參數(shù)對(duì)強(qiáng)度圖像的各個(gè)區(qū)域使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行組合過(guò)程。

執(zhí)行優(yōu)化也可以針對(duì)照射和/或探測(cè)的各個(gè)波長(zhǎng)以波長(zhǎng)分辨的方式執(zhí)行。

舉例來(lái)說(shuō)，執(zhí)行優(yōu)化可以在圖像捕捉步驟之前的校準(zhǔn)步驟中執(zhí)行。然后，可以預(yù)先確定組合參數(shù)，并且可以在圖像捕捉步驟期間實(shí)時(shí)地執(zhí)行組合過(guò)程。在此類場(chǎng)景中，具體地說(shuō)，可以對(duì)強(qiáng)度圖像的各個(gè)區(qū)域使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行組合過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，可以在校準(zhǔn)步驟的范圍內(nèi)使用空間分辨率預(yù)先確定組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)。然后，可以例如通過(guò)物體跟蹤技術(shù)或地標(biāo)識(shí)別技術(shù)來(lái)監(jiān)視各個(gè)區(qū)域的位置的時(shí)間曲線。這可以確保在每種情況下對(duì)各個(gè)區(qū)域使用擬合組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)。

然而，執(zhí)行優(yōu)化還將可以在圖像捕捉步驟之后的后置處理步驟中執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，所述方法還可以包括存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可以基于捕捉的強(qiáng)度圖像。所述方法還可以包括存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)的指示各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)的控制數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)可以在非易失性存儲(chǔ)器中發(fā)生。組合過(guò)程可以在圖像捕捉步驟之后的后置處理步驟中發(fā)生。組合可以基于存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)執(zhí)行。這樣，具體地說(shuō)，可以以時(shí)間不關(guān)鍵的方式通過(guò)執(zhí)行優(yōu)化來(lái)確定組合過(guò)程所基于的組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)。這樣，可以以相對(duì)比較高的精度確定組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)特別高質(zhì)量的結(jié)果圖像，即，結(jié)果圖像可以特別好地滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

舉例來(lái)說(shuō)，執(zhí)行優(yōu)化可以使用其原理事先知道的各種技術(shù)來(lái)實(shí)施。舉例來(lái)說(shuō)，可以使用數(shù)值技術(shù)?？梢允褂醚葑儍?yōu)化算法?？梢允褂没趯?dǎo)數(shù)的優(yōu)化方法。此類技術(shù)的例子包括Levenberg-Marquardt算法、高斯方法或最抖梯度方法(這些也被稱為所謂的“最抖梯度”算法)。還可以使用由其他可替代的優(yōu)化方法(比如單純形優(yōu)化)構(gòu)成。

一般來(lái)說(shuō)，還可以基于例如物體和/或所用的至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)的各種性質(zhì)來(lái)從包含可能的組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)的預(yù)定數(shù)據(jù)庫(kù)選擇組合參數(shù)或?qū)⒈粌?yōu)化的其他參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以包含如下組合參數(shù)，對(duì)于這些組合參數(shù)，已知的是，就特定物體和/或特定照射幾何結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，結(jié)果圖像特別好地滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。這樣，組合過(guò)程的特別簡(jiǎn)單的且快速的實(shí)現(xiàn)可以是可能的。

上面解釋了與優(yōu)化相關(guān)的非常不同的技術(shù)。這里，這些技術(shù)可以與不同的特定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)地使用。舉例來(lái)說(shuō)，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以選自以下組：圖像對(duì)比度；邊緣抖度；圖像清晰度；調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的質(zhì)量；空間頻率相關(guān)的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)?？梢躁P(guān)于前述變量中的一個(gè)或多個(gè)設(shè)置優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。這里，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以包括特定的容差范圍或閾值。靈活地選擇優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)使得可以這樣生成結(jié)果圖像，結(jié)果圖像具有特別高的質(zhì)量或者與被檢查的物體的類型特別好地匹配。

舉例來(lái)說(shuō)，前述技術(shù)可以與基于硬件的濾波技術(shù)組合。舉例來(lái)說(shuō)，照射可以包括應(yīng)用照射設(shè)備的結(jié)構(gòu)濾波器。舉例來(lái)說(shuō)，照射可以包括應(yīng)用照射設(shè)備的空間濾波器。因此，適當(dāng)?shù)臑V波器可以在照射過(guò)程期間被放置到例如光源和物體之間的光的射束路徑中。

通過(guò)將強(qiáng)度圖像的組合與此類基于硬件的技術(shù)聯(lián)合，可以獲得用于生成結(jié)果圖像的技術(shù)的特別高效率的實(shí)現(xiàn)。具體地說(shuō)，可以例如減小執(zhí)行所述技術(shù)所需的計(jì)算容量。具體地說(shuō)，可能已經(jīng)在硬件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上以優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以被相對(duì)比較容易地滿足的這樣的方式對(duì)強(qiáng)度圖像進(jìn)行了預(yù)調(diào)。

可替代地或另外地，此類效果還可以通過(guò)用計(jì)算單元對(duì)強(qiáng)度圖像進(jìn)行對(duì)應(yīng)的后置處理來(lái)獲得。后置處理繼而可以在圖像捕捉步驟或后置處理步驟期間執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，所述方法可以——在組合強(qiáng)度圖像之前——還包括：通過(guò)計(jì)算單元將算子應(yīng)用于捕捉的強(qiáng)度圖像，以用于適配強(qiáng)度圖像的目的。一般來(lái)說(shuō)，算子可以以非常不同的方式選擇。舉例來(lái)說(shuō)，算子可以選自以下組：加權(quán)；放大；阻尼；絕對(duì)值；平方；求根值；變號(hào)；平滑像素值；像素的像差校正；各個(gè)強(qiáng)度圖像的像素值的均值的歸一化；以及應(yīng)用空間濾波器。

換句話說(shuō)，單個(gè)的強(qiáng)度圖像因此可以在所述單個(gè)的強(qiáng)度圖像被組合之前通過(guò)使用特殊濾波器的計(jì)算被組合。特殊的實(shí)施例包含應(yīng)用前述空間濾波器，例如以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方式和/或通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)應(yīng)用。這里，對(duì)于照射幾何結(jié)構(gòu)的每個(gè)照射方向，空間濾波器可以使物體的布置在由照射方向和光學(xué)設(shè)備的光軸設(shè)置的平面中的結(jié)構(gòu)相對(duì)于垂直于該平面布置的結(jié)構(gòu)減弱。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)特別提高的圖像對(duì)比度的效果。這是因?yàn)檎丈浞较蛲ǔＪ勾怪庇谇笆銎矫娴慕Y(jié)構(gòu)與前述平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)對(duì)比更強(qiáng)烈。如上所述，可以通過(guò)基于空間濾波器的選擇性阻尼來(lái)放大該效率。

根據(jù)其他方面，本發(fā)明涉及一種光學(xué)設(shè)備。該光學(xué)設(shè)備被配置為生成物體的結(jié)果圖像。該光學(xué)設(shè)備包括照射設(shè)備。該照射設(shè)備被配置為使用至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)順序地照射物體。該光學(xué)設(shè)備還包括探測(cè)器，其被配置為在使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射期間對(duì)所述至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)中的每個(gè)捕捉物體的強(qiáng)度圖像。該光學(xué)設(shè)備還包括計(jì)算單元。該計(jì)算單元被配置為組合強(qiáng)度圖像以用于生成結(jié)果圖像的目的。這里，以結(jié)果圖像滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的這樣的方式執(zhí)行組合。

舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)目前討論的方面的光學(xué)設(shè)備可以被配置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的其他方面的用于生成結(jié)果圖像的方法。

對(duì)于根據(jù)目前討論的方面的光學(xué)設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以獲得與對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的其他方面的用于生成結(jié)果圖像的方法來(lái)說(shuō)可以獲得的效果可比的效果。

在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，上面呈現(xiàn)的特征和下面描述的特征不僅可以按對(duì)應(yīng)的明確呈現(xiàn)的組合使用，而且還可以按各個(gè)的組合或者獨(dú)自地使用。

附圖說(shuō)明

結(jié)合下面對(duì)結(jié)合附圖更詳細(xì)解釋的示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述性質(zhì)、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)它們的方式變得更清楚且可更容易理解。

圖1示意性地例示說(shuō)明使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射物體。

圖2比圖1更詳細(xì)地示意性地例示說(shuō)明使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射物體。

圖3示意性地例示說(shuō)明包括LED陣列并且被配置為使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射物體的照射設(shè)備。

圖4A示意性地例示說(shuō)明對(duì)物體進(jìn)行成像的各個(gè)強(qiáng)度圖像應(yīng)用算子以及組合這樣處理的強(qiáng)度圖像以用于生成結(jié)果圖像的目的。

圖4B示意性地例示說(shuō)明對(duì)物體進(jìn)行成像的各個(gè)強(qiáng)度圖像進(jìn)行波長(zhǎng)分辨的組合以用于生成結(jié)果圖像的目的。

圖5示意性地例示說(shuō)明對(duì)物體成像進(jìn)行的各個(gè)強(qiáng)度圖像進(jìn)行組合以用于生成結(jié)果圖像的目的，該組合是以空間分辨的方式執(zhí)行的。

圖6示意性地例示說(shuō)明被配置為執(zhí)行根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的技術(shù)的光學(xué)設(shè)備。

圖7是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖基于優(yōu)選實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的或類似的元件。附圖是本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的示意圖。附圖中描繪的元件不一定按照真實(shí)的比例描繪。相反，附圖中所描繪的各個(gè)元件是以其功能和目的被本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解地渲染的這樣的方式再現(xiàn)的。

附圖中所描繪的功能單元和元件之間的連接和耦合也可以實(shí)現(xiàn)為間接連接和耦合。連接或耦合可以以有線或無(wú)線的方式實(shí)現(xiàn)。

下面例示說(shuō)明使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)照射物體的技術(shù)。這里，照射幾何結(jié)構(gòu)可以涉及特別是不同的照射方向和/或不同的照射立體角。在每種情況下針對(duì)各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)捕捉強(qiáng)度圖像。組合各個(gè)強(qiáng)度圖像，例如通過(guò)加法組合，以形成結(jié)果圖像。在組合過(guò)程內(nèi)，可以選擇性地或相對(duì)比較突出地考慮特別是對(duì)對(duì)比度或分辨率提高有貢獻(xiàn)或者一般來(lái)說(shuō)對(duì)使優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)被更好地滿足有貢獻(xiàn)的那些強(qiáng)度圖像；可以例如通過(guò)在組合過(guò)程內(nèi)使用加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)強(qiáng)度圖像對(duì)結(jié)果圖像的影響的此類加權(quán)。組合可以使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行。作為此類組合參數(shù)的替代，或者除了此類組合參數(shù)之外，還可以考慮關(guān)于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的將被優(yōu)化的其他參數(shù)，比如各個(gè)強(qiáng)度圖像對(duì)物體進(jìn)行成像的波長(zhǎng)或者在組合過(guò)程之前對(duì)各個(gè)強(qiáng)度圖像應(yīng)用算子。

此類技術(shù)也可以被稱為部分相干的顯微成像。部分相干的顯微成像被理解為意指使用不相干光源(即，空間不相干的有效光源)進(jìn)行照射的成像，其程度或形式偏離光學(xué)成像系統(tǒng)的入射光瞳。照射設(shè)備在各個(gè)所公開(kāi)的場(chǎng)景中可以具有適當(dāng)?shù)膶?shí)施例。

通常，對(duì)比度傳遞函數(shù)可以通過(guò)有效光源的形式和大小受到影響。原則上，1和分辨限值之間的對(duì)比度傳遞可用于每一個(gè)物體頻率，參見(jiàn)例如Zeitschr.f.wiss.Mikroskopie第XXV卷(1908)中的H.Siedentopf的“Die Sichtbarmachung von Kanten im mikroskopischen Blide”中的圖2-5。

形式上，根據(jù)參考實(shí)現(xiàn)的部分不相干的成像可以被描述為許多相干的單個(gè)的圖像或部分圖像的不相干的和，其中所得的求和圖像可以根據(jù)依照參考實(shí)現(xiàn)的常規(guī)方法數(shù)字化地準(zhǔn)備；簡(jiǎn)明地表達(dá)，這可以被表達(dá)為：對(duì)相干的單個(gè)的圖像或強(qiáng)度圖像進(jìn)行求和得到部分相干的圖像，該部分相干的圖像繼而可以被數(shù)字化地后置處理。

根據(jù)本文中所描述的技術(shù)，數(shù)字后置處理可能已經(jīng)關(guān)于單個(gè)的圖像或強(qiáng)度圖像發(fā)生，例如關(guān)于準(zhǔn)相干的單個(gè)的圖像發(fā)生。然后，可以組合數(shù)字化后置處理的或適配的強(qiáng)度圖像。

此類技術(shù)使得可以生成結(jié)果圖像的高信息深度；換句話說(shuō)，結(jié)果圖像可以特別好地對(duì)物體進(jìn)行成像或者使物體的成像細(xì)節(jié)豐富。結(jié)果圖像的信息內(nèi)容是相對(duì)比較高的。具體地說(shuō)，此類技術(shù)可以獲得與通過(guò)常規(guī)的結(jié)構(gòu)化照射可以實(shí)現(xiàn)的結(jié)果可比的結(jié)果。然而，在該過(guò)程中，可以免除提供適當(dāng)?shù)挠布?；具體地說(shuō)，可以免除提供對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)濾波器。本申請(qǐng)的技術(shù)可以特別是在圖像捕捉步驟之后的后置處理步驟中執(zhí)行。

對(duì)應(yīng)的技術(shù)可以被相對(duì)比較快地執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，組合過(guò)程可以通過(guò)對(duì)應(yīng)過(guò)程的適當(dāng)硬件編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用這，本申請(qǐng)的技術(shù)可以特別是實(shí)時(shí)地執(zhí)行。這可以便于適用于時(shí)間分辨的成像。這包括例如物體的細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析、生長(zhǎng)分析、感染分析以及自動(dòng)化測(cè)量。還將可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)組合過(guò)程。

圖1例示說(shuō)明使用不同的照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2照射物體100。根據(jù)本文中所描述的技術(shù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼丈湓O(shè)備(圖1中未示出)使用兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2順序地照射物體100。然后，可以通過(guò)探測(cè)器(圖1中未示出)在照射過(guò)程期間針對(duì)兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2中的每個(gè)捕捉物體100的強(qiáng)度圖像。然后可以組合這些強(qiáng)度圖像以生成結(jié)果圖像。組合以結(jié)果圖像滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的這樣的方式執(zhí)行。圖1還描繪了光學(xué)設(shè)備的光軸120。光軸120可以表示光學(xué)設(shè)備的軸，理想化的光線沿著該軸沒(méi)有任何偏轉(zhuǎn)，或者僅有很小的偏轉(zhuǎn)。

圖2用三維描繪了與圖1相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景。圖2描繪了兩個(gè)照射方向111-1、111-2，通過(guò)這兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2，物體100可以根據(jù)這兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2被照射。圖2中示出兩個(gè)照射方向111-1、111-2包括與光軸120的定義明確的角度?？梢远x所謂的照射矢量。

然而，可能并沒(méi)有必要使用定義明確的照射方向111-1、111-2用于在各個(gè)場(chǎng)景中照射物體100的目的。相反，各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2可以包括照射立體角112。然而，照射幾何結(jié)構(gòu)不一定是鄰接的且凸形的。雖然在下面部分地提到照射立體角，但是在所有的描述的示例性實(shí)施例中，還可以使用在其中照射光線不是在鄰角區(qū)域和/或凸角區(qū)域中入射在物體上的照射幾何結(jié)構(gòu)。因此，具體地說(shuō)，不是以鄰接方式布置的多個(gè)照射方向的組合可以存在于本文中所公開(kāi)的各個(gè)場(chǎng)景中。

圖2以示例性的方式描繪了照射立體角112(在圖2中用陰影線描繪)，所述照射立體角由前述照射方向111-1、111-2定界。換句話說(shuō)，照射立體角112因此可以包括眾多不同的照射方向111-1、111-2，并且在與光軸120相關(guān)的某個(gè)角度范圍上延伸。

一般來(lái)說(shuō)，非常不同的照射設(shè)備可以用于提供各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2。舉例來(lái)說(shuō)，掃描鏡可以用在例如照射設(shè)備的場(chǎng)闌平面中。還可以使用照射設(shè)備的孔徑光闌或照射光瞳中的自適應(yīng)組件；舉例來(lái)說(shuō)，可以使用依據(jù)德國(guó)專利申請(qǐng)10 2014 101 219.4的照射設(shè)備。照射設(shè)備311將還可以包括LED陣列(參看圖3)。舉例來(lái)說(shuō)，LED陣列的LED 300-1-300-16可以根據(jù)笛卡爾網(wǎng)格布置，其中該網(wǎng)格的單元格可以具有二次或矩形配置。也可以實(shí)現(xiàn)其他網(wǎng)格，例如六邊形網(wǎng)格等。舉例來(lái)說(shuō)，LED陣列將還可以包括一環(huán)LED或多環(huán)LED，例如具有不同半徑的LED。于是，可以實(shí)現(xiàn)特定照射方向，例如通過(guò)啟動(dòng)LED陣列的相對(duì)于光軸具有特定距離的特定發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖4A描繪了使用三個(gè)不同的照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2、110-3捕捉的強(qiáng)度圖像401-1-401-3的組合。根據(jù)圖4A中的實(shí)施例，各個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-3一開(kāi)始在它們最后被組合以形成結(jié)果圖像410之前被處理。

舉例來(lái)說(shuō)，為此，可以將算子應(yīng)用于捕捉的強(qiáng)度圖像401-1-401-3。舉例來(lái)說(shuō)，算子可以選自以下組：加權(quán)；放大；阻尼；絕對(duì)值；平方；求根值；變號(hào)；平滑像素；像素的像差校正；各個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-6的像素的均值的歸一化；以及應(yīng)用空間濾光器。

因此，根據(jù)本文中所描述的技術(shù)，由于能夠?qū)γ總€(gè)光源點(diǎn)——即，對(duì)各個(gè)照射方向記錄單個(gè)的強(qiáng)度圖像，所以可以合成地再現(xiàn)用于特定物體的優(yōu)選照射。然后，可以通過(guò)計(jì)算將這些強(qiáng)度圖像相互組合。圖像的純加法將對(duì)應(yīng)于常規(guī)的部分相干的成像。選定圖像的加權(quán)選擇于是將對(duì)應(yīng)于光刻范圍內(nèi)的用于源掩模優(yōu)化(SMO)的過(guò)程。從原則上講，如從例如SMO知道的，可以使用適當(dāng)?shù)乃阕?。然而，這里應(yīng)注意到，將被生成的物體在光刻范圍內(nèi)是已知的，而本情況下的物體可能是先驗(yàn)未知的。因此，可以使用再現(xiàn)不同照射的算子，比如環(huán)形照射、雙極照射、萊因伯格(Rheinberg)顏色對(duì)比度、暗場(chǎng)相襯等。

形式上，對(duì)于捕捉的強(qiáng)度圖像應(yīng)用算子以及組合強(qiáng)度圖像可以用以下函數(shù)表達(dá)：

這里：

x:空間坐標(biāo)；

q:光瞳坐標(biāo)或照射方向；

I(x):強(qiáng)度圖像；

G(q):用于單個(gè)的照射方向的算子函數(shù)；以及

I(x,q):對(duì)于一個(gè)照射方向q的部分圖像。

在各個(gè)場(chǎng)景中，算子G可以對(duì)應(yīng)于例如各個(gè)照射方向的全局加權(quán)，即，對(duì)位置x不具有依賴性。

在其他場(chǎng)景中，可以使用局部算子(local operator)(即，對(duì)位置x具有依賴性的算子)構(gòu)成。例子將是成比例的局部對(duì)比度標(biāo)準(zhǔn)(微觀對(duì)比度)。也就是說(shuō)，算子可以具有空間依賴性G(x,q)。

因此，將得到以下函數(shù)：

G(x,q)：位置相關(guān)的且照射方向相關(guān)的算子函數(shù)，即，用于照射方向的每個(gè)算子可以是空間相關(guān)的。

通過(guò)應(yīng)用此類算子，可以以各個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-3能夠在組合范圍內(nèi)被特別好地處理的這樣的方式對(duì)它們進(jìn)行處理，例如它們具有可比的信號(hào)振幅和/或以及時(shí)的方式使已知的像差已經(jīng)從它們移除。結(jié)果，可以使結(jié)果圖像410的質(zhì)量提高。

下面解釋算子的各個(gè)例子。

舉例來(lái)說(shuō)，可以使用乘法算子?？梢允褂美缈紤]歸一化的局部對(duì)比度、歸一化的局部強(qiáng)度和/或歸一化的強(qiáng)度梯度的算子。舉例來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度圖像中的最大強(qiáng)度N₂(q)＝max(I(x,q))或強(qiáng)度圖像中的總強(qiáng)度可以用作這些變量的范數(shù)。其他范數(shù)也是可能的。

下面所列的歸一化梯度被作為算子的前述例子的例子例示說(shuō)明：

具有相對(duì)比較小的強(qiáng)度梯度或相對(duì)比較小的亮度的圖像分量通常被該算子抑制；因此，算子充當(dāng)濾波器。大的梯度存在于邊緣處，所以該算子充當(dāng)邊緣增強(qiáng)濾波器。

對(duì)應(yīng)函數(shù)——如上面以純示例性的方式關(guān)于歸一化梯度例示說(shuō)明的——可以直接用作算子，或者一開(kāi)始就被轉(zhuǎn)換為閾值函數(shù)以便獲得閾值算子：

算子的其他例子是形態(tài)學(xué)算子：這里，不僅根據(jù)局部標(biāo)準(zhǔn)對(duì)強(qiáng)度圖像的內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估，而且還考慮用于其他空間點(diǎn)x’的全局標(biāo)準(zhǔn)和/或周圍標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，此類運(yùn)算是與邊緣濾波器或與用于降噪的濾波器(噪聲濾波器)相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)張(dilitation)或侵蝕(erosion)。這些算子可以用以下函數(shù)表示：

一般來(lái)說(shuō)，算子也可以考慮來(lái)自其他強(qiáng)度圖像的信息。舉例來(lái)說(shuō)，如果某個(gè)物體細(xì)節(jié)已經(jīng)通過(guò)從特定強(qiáng)度圖像或一些特定強(qiáng)度圖像進(jìn)行濾波而被充分地提取，則所述物體細(xì)節(jié)可以在其余的強(qiáng)度圖像中被抑制。因此，算子可以用單個(gè)的強(qiáng)度圖像上的函數(shù)F{…}被寫為：

其中GF描述算子。

舉例來(lái)說(shuō)，預(yù)計(jì)邊緣通過(guò)照射方向垂直于邊緣對(duì)齊被特別好地成像。然后，來(lái)自其他照射方向的強(qiáng)度圖像可以通過(guò)對(duì)此類識(shí)別的邊緣使用算子而被局部抑制。

加權(quán)函數(shù)G(x,x’,q,q’)可以一開(kāi)始在單個(gè)的強(qiáng)度圖像處被確定，然后通過(guò)關(guān)于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行優(yōu)化以使用戶獲得被特別好地成像的期望物體細(xì)節(jié)來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。

一般來(lái)說(shuō)，還可能的是，通過(guò)上述應(yīng)用算子的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的某些效果可以通過(guò)使用合適的硬件來(lái)產(chǎn)生。舉例來(lái)說(shuō)，照射可以包括對(duì)照射方向應(yīng)用空間濾波器。硬件實(shí)現(xiàn)的空間濾波器可以獲得與使用基于軟件的空間濾波器可以獲得的那些效果可比的效果。同時(shí)，可以降低計(jì)算支出?；谲浖目臻g濾波器可以在其應(yīng)用中具有提高的靈活性。

舉例來(lái)說(shuō)，前述硬件實(shí)現(xiàn)的和/或軟件實(shí)現(xiàn)的空間濾波器可以用于特別好地滿足與圖像對(duì)比度相關(guān)的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。因此，空間濾波器可以沿著特定方向作用。舉例來(lái)說(shuō)，空間濾波器可以通過(guò)選擇性地放大/減弱強(qiáng)度圖像401-1-401-3的傅立葉變換的頻率來(lái)作用。在該過(guò)程中，可以考慮對(duì)光譜有對(duì)應(yīng)貢獻(xiàn)的方位。在這方面，參照?qǐng)D2?？臻g濾波器可以沿著位于光軸120和各個(gè)照射方向111-1、111-2跨越的平面中的那些方向選擇性地作用；舉例來(lái)說(shuō)，空間濾波器能夠放大(減弱)物體100的沿著該平面(垂直于該平面)定向的結(jié)構(gòu)。這可以提高使用屬于兩個(gè)照射方向111-1、111-2的強(qiáng)度圖像401-1-401-3可以獲得的效果。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于使用第一照射方向111-1的照射捕捉的強(qiáng)度圖像401-1-401-3對(duì)于物體100的位于光軸120和第一照射方向111-1跨越的平面中的結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有特別高的圖像對(duì)比度。該效果可以通過(guò)空間濾波器進(jìn)一步放大。結(jié)果圖像410于是特別好地滿足與圖像對(duì)比度相關(guān)地定義的對(duì)應(yīng)的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

返回到圖4A：處理后的強(qiáng)度圖像在圖4A中的右手側(cè)再現(xiàn)，并且可以被稱為例如初始圖像402-1-402-3。然后可以組合各個(gè)初始圖像402-1-402-3以形成結(jié)果圖像410。這里，可以通過(guò)例如對(duì)各個(gè)初始圖像402-1-402-3在它們自己之間進(jìn)行求和、減法、除法或乘法來(lái)執(zhí)行組合。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)組合各個(gè)初始圖像時(shí)，可以考慮用于各個(gè)初始圖像402-1-402-3的加權(quán)因子。結(jié)果，各個(gè)初始圖像402-1-402-3對(duì)結(jié)果圖像410的影響可以受到控制。具體地說(shuō)，從而可以實(shí)現(xiàn)以結(jié)果圖像410滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的這樣的方式來(lái)執(zhí)行組合過(guò)程。此類參數(shù)和組合過(guò)程的其他參數(shù)也可以被稱為組合參數(shù)。

一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)執(zhí)行優(yōu)化來(lái)確定組合參數(shù)。這里，可以以最大可能程度地滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的組合參數(shù)被確定的這樣的方式來(lái)執(zhí)行優(yōu)化。這里，非常不同的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)是可能的。舉例來(lái)說(shuō)，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以涉及圖像對(duì)比度和/或邊緣抖度和/或圖像清晰度和/或調(diào)制傳遞函數(shù)的質(zhì)量和/或空間頻率相關(guān)的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。

一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)化可以提供從不同照射方向捕捉單個(gè)的強(qiáng)度圖像并且從這些單個(gè)的強(qiáng)度圖像生成物體的特別好地滿足特定成像問(wèn)題或優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的此類結(jié)果圖像。從這可以推導(dǎo)確定用于結(jié)果圖像的這個(gè)優(yōu)選生成的技巧的控制指令；所述控制指令或技巧可以是物體特定的。在各個(gè)場(chǎng)景中，這些控制指令可以包括結(jié)果圖像通過(guò)其滿足預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的組合參數(shù)。

舉例來(lái)說(shuō)，如果優(yōu)化發(fā)現(xiàn)最初設(shè)想的照射方向并非全都是必需的或者特定照射方向可以被成組組合，則可以在以后通過(guò)忽略不需要的照射方向來(lái)以更有針對(duì)性的且更快的方式執(zhí)行成像問(wèn)題。這可以被存儲(chǔ)在控制指令中。

在本文中所公開(kāi)的各個(gè)場(chǎng)景中，可以以照射幾何結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度圖像的數(shù)量被選為盡可能地少的這樣的方式來(lái)執(zhí)行優(yōu)化。優(yōu)化可以以成像或捕捉強(qiáng)度圖像所需的時(shí)間間隔變?yōu)楸M可能地短的這樣的方式執(zhí)行。優(yōu)選可以以照射方向和/或照射立體角的數(shù)量被選為盡可能地少的這樣的方式選擇優(yōu)化。舉例來(lái)說(shuō)，關(guān)于優(yōu)化的此類性質(zhì)可以是預(yù)定邊界條件，優(yōu)化本身例如仍與預(yù)定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)地執(zhí)行。這樣，成像物體可以被特別快地執(zhí)行，同時(shí)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)被特別好地滿足。

就常規(guī)問(wèn)題(比如光學(xué)檢驗(yàn))來(lái)說(shuō)，物體通常不會(huì)大幅改變，所以可以對(duì)給定成像問(wèn)題重復(fù)地執(zhí)行控制指令。一般來(lái)說(shuō)，還可以將用于各個(gè)預(yù)定物體的多個(gè)控制指令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以使用于組合強(qiáng)度圖像或者用于應(yīng)用算子的特定技巧可以被選擇，優(yōu)選地自動(dòng)地選擇。

一般來(lái)說(shuō)，組合可能需要相對(duì)比較小的計(jì)算強(qiáng)度——特別是當(dāng)與執(zhí)行優(yōu)化或者確定組合參數(shù)相比時(shí)。因此，在圖像捕捉步驟之前——例如，在校準(zhǔn)步驟的范圍內(nèi)——已經(jīng)確定組合參數(shù)可能是值得追求的目標(biāo)。

組合參數(shù)將還可以在圖像捕捉步驟之后確定，例如在后置處理步驟的范圍內(nèi)確定。舉例來(lái)說(shuō)，基于捕捉的強(qiáng)度圖像401-1-401-3的圖像數(shù)據(jù)以及相關(guān)聯(lián)的指示各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1、110-2的控制數(shù)據(jù)可以為此存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。當(dāng)后置處理步驟意圖被執(zhí)行時(shí)，可以從非易失性存儲(chǔ)器獲得各個(gè)圖像數(shù)據(jù)和相關(guān)聯(lián)的控制數(shù)據(jù)。然后，可以基于存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行組合。具體地說(shuō)，基于存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)確定組合參數(shù)的優(yōu)化也可以被執(zhí)行。

圖4B例示說(shuō)明各個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-6被以波長(zhǎng)相關(guān)的方式組合的場(chǎng)景。在圖4B的場(chǎng)景中，兩個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-6是分別針對(duì)三個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1-110-3捕捉的。這里，強(qiáng)度圖像401-1、401-3、401-5中的第一個(gè)分別是當(dāng)物體100被以第一波長(zhǎng)照射時(shí)捕捉的；強(qiáng)度圖像401-2、401-4、401-6中的第二個(gè)分別是當(dāng)物體100被以不同于第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)照射時(shí)捕捉的。然后，對(duì)于各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1-110-3中的每個(gè)，分別組合分配給第一波長(zhǎng)的強(qiáng)度圖像401-1、401-3、401-5和分配給第二波長(zhǎng)的強(qiáng)度圖像401-2、401-4、401-6以形成結(jié)果圖像410-1、410-2。換句話說(shuō)，對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)執(zhí)行使用至少兩個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1-110-3的順序照射，并且分別組合對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度圖像401-1-401-6以用于為各個(gè)波長(zhǎng)生成相關(guān)聯(lián)的結(jié)果圖像410-1、410-2。可選地，可以組合這兩個(gè)結(jié)果圖像410-1、410-2以形成多色結(jié)果圖像411。

可替代地或另外地，還將可以組合各個(gè)波長(zhǎng)的所有的強(qiáng)度圖像401-1-401-6以形成一個(gè)結(jié)果圖像410，并且在所述過(guò)程中，使用各個(gè)波長(zhǎng)作為關(guān)于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化的參數(shù)空間中的其他參數(shù)。

使用各個(gè)波長(zhǎng)順序地執(zhí)行物體100的照射的場(chǎng)景已經(jīng)參照?qǐng)D4B進(jìn)行了例示說(shuō)明。然而，可替代地，還將可以使用多色光源并且使用波長(zhǎng)選擇探測(cè)器來(lái)生成各個(gè)結(jié)果圖像401-1-401-6。

舉例來(lái)說(shuō)，可以對(duì)各個(gè)區(qū)域580以空間分辨的方式執(zhí)行優(yōu)化。然后，可以在每種情況下對(duì)各個(gè)區(qū)域580提供組合參數(shù)，并且可以基于對(duì)應(yīng)的組合參數(shù)對(duì)各個(gè)區(qū)域580以空間分辨的方式執(zhí)行組合。因此，如圖5所描繪的，可以對(duì)強(qiáng)度圖像401-1-401-6的各個(gè)區(qū)域580使用空間分辨率來(lái)執(zhí)行組合過(guò)程。這可以實(shí)現(xiàn)結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411的各個(gè)區(qū)域580均滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，物體100的不同部分可以具有不同的光學(xué)性質(zhì)。這樣，當(dāng)對(duì)整個(gè)強(qiáng)度圖像401-1-401-6以統(tǒng)一的方式整體確定組合參數(shù)時(shí)，對(duì)所有區(qū)域580同樣好地滿足相對(duì)比較嚴(yán)格的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)是不可能的，或者僅有有限程度的可能性。這是為什么空間分辨的組合過(guò)程可以致使對(duì)各個(gè)區(qū)域580可以特別好地滿足相對(duì)比較嚴(yán)格的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的原因，然而，局部不同的組合參數(shù)被考慮。

圖6描繪可以用于實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)的光學(xué)設(shè)備600。光學(xué)設(shè)備600包括照射設(shè)備311，例如為L(zhǎng)ED陣列的形式(參看圖3)。物體100通過(guò)樣本夾持架613被夾持在從照射設(shè)備311到探測(cè)器612的光的光路中。舉例來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)透射幾何結(jié)構(gòu)或反射幾何結(jié)構(gòu)。此外，光學(xué)設(shè)備600包括計(jì)算單元614。計(jì)算單元614被配置為執(zhí)行用于生成結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411(參看圖4A和圖4B)的各個(gè)步驟。光學(xué)設(shè)備600還包括非易失性存儲(chǔ)器615。存儲(chǔ)器615可以包括用于計(jì)算單元614的適當(dāng)?shù)目刂菩畔?，以使后者可以?zhí)行如上所述的用于生成結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411的各種技術(shù)。存儲(chǔ)器615可以可替代地或另外地還存儲(chǔ)強(qiáng)度圖像401-1-401-6的圖像數(shù)據(jù)以及相關(guān)聯(lián)的指示各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1-110-3的控制數(shù)據(jù)。然后，處理器可以在后置處理步驟中通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器來(lái)生成結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411。存儲(chǔ)器165還可以存儲(chǔ)用于重復(fù)地執(zhí)行特定物體成像以使優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)得到滿足的控制指令和/或組合參數(shù)。

在圖6的場(chǎng)景中，計(jì)算單元614可以集成到光學(xué)設(shè)備中。在其他場(chǎng)景中，計(jì)算單元614以及例如存儲(chǔ)器615也可以分別提供。然而，就可改變物體來(lái)說(shuō)，每次重新執(zhí)行優(yōu)化可能是值得追求的目標(biāo)；在這方面，將被配置為執(zhí)行優(yōu)化的計(jì)算單元614集成到光學(xué)設(shè)備600中可能是有利的。

圖7例示說(shuō)明根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于生成結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411的方法的流程圖。在步驟S701中，首先使用各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)110-1-110-3順序地照射物體100，并且在每種情況下捕捉強(qiáng)度圖像401-1-401-6。步驟S701對(duì)應(yīng)于圖像捕捉步驟。

然后，在步驟S702中，執(zhí)行組合捕捉的強(qiáng)度圖像401-1-401-6以生成結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411，以使所述結(jié)果圖像滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。在步驟S702的范圍內(nèi)，還可以將算子應(yīng)用于強(qiáng)度圖像以便在組合過(guò)程之前對(duì)強(qiáng)度圖像進(jìn)行處理。

在各個(gè)實(shí)施例中，步驟S702可以與步驟S701相關(guān)地實(shí)時(shí)地執(zhí)行。然后，可以在監(jiān)視器上實(shí)時(shí)地顯示結(jié)果圖像410、410-1、410-2、411。然而，步驟S702還可以在后置處理步驟中執(zhí)行，后置處理步驟在時(shí)間上與圖像捕捉步驟是分隔開(kāi)的。這可以是值得追求的目標(biāo)，尤其是如果與優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的優(yōu)化在步驟S702的范圍內(nèi)通過(guò)計(jì)算單元614執(zhí)行的話，優(yōu)化提供用于組合過(guò)程的組合參數(shù)。這是因?yàn)閮?yōu)化的此類執(zhí)行在計(jì)算上可能是相對(duì)比較密集的，其結(jié)果是，不能與圖像捕捉步驟S701相關(guān)地實(shí)時(shí)地執(zhí)行，或者僅能與圖像捕捉步驟S701相關(guān)地實(shí)時(shí)地有限程度地執(zhí)行。

因此，通過(guò)其可以基于對(duì)各個(gè)照射幾何結(jié)構(gòu)捕捉的多個(gè)強(qiáng)度圖像確定結(jié)果圖像的技術(shù)已經(jīng)在上面進(jìn)行了解釋。具體地說(shuō)，結(jié)果圖像可以具有與通過(guò)常規(guī)的硬件實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化照射可以實(shí)現(xiàn)的圖像性質(zhì)可比的圖像性質(zhì)。這里，上述技術(shù)具有與常規(guī)的結(jié)構(gòu)化照射相關(guān)的各種優(yōu)點(diǎn)：例如，可以使用任何結(jié)構(gòu)化照射光瞳——具體地說(shuō)，沒(méi)有必要保持非常不同的結(jié)構(gòu)濾波器和對(duì)應(yīng)的掩模改變單元可用；對(duì)于圖像的各個(gè)部分可以實(shí)現(xiàn)各種照射光瞳——換句話說(shuō)，捕捉的強(qiáng)度圖像可以與空間分辨率組合；上面解釋的技術(shù)可以以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方式執(zhí)行，并且可以與各個(gè)捕捉的強(qiáng)度圖像的硬件實(shí)現(xiàn)的預(yù)調(diào)組合；離線后置處理是可能的——具體地說(shuō)，可以隨后對(duì)各個(gè)組合參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以使結(jié)果圖像具有特別高的質(zhì)量。

自然地，上述實(shí)施例的特征以及本發(fā)明的各方面可以相互組合。具體地說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的領(lǐng)域的情況下，所述特征不僅可以按所描述的組合使用，而且還可以按其他組合或者獨(dú)自使用。