基于亚像素扫描的超分辨技术在高分辨X射线显微镜中的应用

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1、基于亚像素扫描的超分辨技术在高分辨X射线显微镜中的应用邹晶耿星杰廖可梁徐临燕胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津三英精密摘要：在不改变现有硬件条件的情况下，开展超分辨扫描重建方法，可以在不增加系统成木的基础上提高高分辨X射线显微镜的成像性能.设计了基于亚像素扫描的超分辨扫描模式，按照设计的调制方式进行亚像素位移的移动，采集多幅具有互补信息的低分辨率图像;然后基于系统的点扩散函数，对高分辨率图像进行复原;最后结合POCS超分辨重建算法重建出高分辨图像•实验结果表明，10倍光耦探测器下的衬度噪声比提高了20%左右，空间分辨

2、力提高了o・2um（约15%）,细节分辨能力超过探测器像素尺寸1.35pm的限制，可以看到在低分辨率图像中看不到的细节•实验说明用超分辨技术提高高分辨X射线显微镜的分辨率是有意义的.关键词：X射线显微镜;超分辨重建;空间分辨率;亚像素移动;POCS算法;作者简介：邹晶（1980—）,女，副研究员，博士，主要研究方向为X射线成像和图像处理.Emai1:jingzoutd@tju.edu.cn收稿日期：2017-06-23基金：国家自然科学基金（No.61372144）ApplicationofSuper-resolutionT

3、echniqueBasedonSub-pixelScanninginHigh-resolutionX-rayMicroscopyZOUJingGENGXing-jieLIAOKe—liangXULin-yanHUXioo-dongSchoolofPrecisionInstrumentandOpto-ElectronicsEngineering,TianjinUniversity;TianjinSanyingPrecisionInstrumentsLtd;Abstract：Developingsuper-resolutions

4、earmingandreconstructionmethodonthecxistinghardwarecanimproveimagingperformanccandsavingthecosttoupgradehardware.Inthispaper,asuper-resolutionscanningmodebasedonsub-pixelscanningisdesignedandaseriesoflow-resolutionimagesofthesampleisacquiredthroughmodulatingtheposi

5、tionofthesample.Then,thepointspreadfunctionderivedbyprocessingtheedgespreadfunctionisemployedtotheimagerestorationofthelow-rcsolutionimageseries.Finally,super-resolutionreconstruetionalgorithmbasedonPOCSisusedtoreconstructsuperresolutionimages.Theexperimentsconduct

6、edonthehigh-resolutionX-raymicroscopeequippedwitha10timesopticallenscouplingdetectorshowthatthecontrast-to-noiseratioincreasesabout20%,thespatieilresolutionhasbeenimprovedabout0.2Pm(about15%),thedetailresolutioncanexceedthelimitsofpixelsizeofthedetectorandmoredetai

7、lsareseenthanlow-resolutionimages.Theexperiment'sresuItsillustratethatthesuper-resolutiontechniquehasgreatpotentialinimprovingthespatialresolutionofthehigh-resolutionX-raymicroscope.Keyword：X-raymicroscope;Super-resolutionreconstruction;Spatialresolution;Sub-pixels

8、earining;POCSalgorithm;Received：2017-06-230引言X射线显微成像突破了光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等传统的表面显微成像技术的局限性，可以对样品内部的细微结构进行无损检测•在实际X射线显微成像过程中，重建图像空间分辨率的提高往往受设备的物理条件以及应