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CN110895792B - 一种图像拼接方法及装置 - Google Patents

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CN110895792B
CN110895792B CN201911373568.7A CN201911373568A CN110895792B CN 110895792 B CN110895792 B CN 110895792B CN 201911373568 A CN201911373568 A CN 201911373568A CN 110895792 B CN110895792 B CN 110895792B
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Abstract

本发明提供一种图像拼接方法及装置，图像拼接方法包括：提供初始的物体函数估计；根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计；其中，所述物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数；获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。本发明提供一种图像拼接方法及装置，以实现提出一种通用的波前拼接方法，来提高图像拼接的精度，以实现在保持高分辨率的同时获得大视场。

Description

一种图像拼接方法及装置
技术领域
本发明涉及图像拼接技术，尤其涉及一种图像拼接方法及装置。
背景技术
在光学成像中，宽视场和高分辨率是一对需要平衡的指标，一般情况下高分辨率意味着有限的成像视场。在天文成像、显微成像等实际应用中，常需要在保证高分辨率的情况下实现大视场成像。为此,一个直接的思路是获取多幅高分辨率的小视场图像然后进行拼接。然而实验中获得的多幅图像会存在诸如相对位置偏差、基准相位随机起伏等问题。经典的图像配准方法多是针对强度图像而设计，一般通过计算互相关峰值位置来确定图像间的相对位置偏移。当互相关函数出现多峰时该方法失效，此外该方法假定均匀的物体照明，对检测器的噪声比较敏感。另一种图像对准方法是通过计算两幅图像的互相关功率谱来定位峰值。频域方法相对于空间域的方法具有高的计算速度和低的噪声敏感性。第三种方法是计算两幅图像统计熵值的交互信息方法，其优点是适用于不同模式采集图像的融合。上述三种方法的共同局限是都要求图像具有相似的强度分布，或至少具有强度统计相关特征；只适用于强度像的配准拼接，很少考虑不同图像的随机基准相位问题。
强度图像反映了物体吸收对照明光强的调制能力。对于吸收效应很弱的透明物体，获得的强度图像的对比度会很低，仅能提供很有限的物体结构信息。数字全息等相位敏感显微成像技术允许获取物体的复振幅透过率函数，包括损耗以及光波通过物体时经历的时延引入的相位信息。以数字全息为例，为了在不影响成像分辨率的情况下扩大视场，常采用移动物体记录多幅全息图，然后将重构获得的多幅物体复振幅分布进行拼接的方法。另外，为了提高分辨率，也可以采用多倾斜角度照明，或以亚像素距离移动图像传感器采集多幅全息图的方法实现。上述的空域或频域互相关、交互信息最大化的图像拼接方法都假定照明光是均匀一致的，然而实际实验中能获得的物波函数通常都叠加有照明光场的信息。在照明光场非均匀的情况下，拼接后获得的物体分布存在有强的照明伪影残留。
传统的图像拼接方法多针对强度图像。受波前测量技术的限制，获得的波前场函数的相位包含一个随机的常数偏移量。该偏离量在不同的测量中不一致。对非均匀照明，测量得到的波前包含照明光波的结构信息，从而导致拼接后物体有强的伪影残留。
发明内容
本发明提供一种图像拼接方法及装置，以实现提出一种通用的波前拼接方法，来提高图像拼接的精度，以实现在保持高分辨率的同时获得大视场。
第一方面，本发明提供一种图像拼接方法，包括：
提供初始的物体函数估计；
根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计；其中，所述物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数；
获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
可选地，根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计包括：
获取物体子区域的出波函数；
在物体出波平面施加交叠约束从而更新所述物体函数估计。
可选地，获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置包括：
根据当前物体函数估计和本次迭代中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取所述出波子区域位置误差；
根据当前所述子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
可选地，还包括：
提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
可选地，还包括：
判断是否完成了所有的子区域位置的计算；
在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算；
在完成所有的子区域位置的计算后，
判断是否满足预设迭代终止条件，在不符合所述预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足所述预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
第二方面，本发明提供一种图像拼接装置，包括：
初始函数获取模块，用于提供初始的物体函数估计；
物体函数估计更新模块，用于根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计；其中，所述物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数；
子区域位置更新模块，用于获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
可选地，物体函数估计更新模块包括：
出波测量单元，用于获取物体子区域的出波函数；
物体函数估计更新单元，用于在物体出波平面施加交叠约束从而更新所述物体函数估计。
可选地，所述子区域位置更新模块包括：
位置误差获取单元，用于根据当前物体函数估计和本次迭代中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取所述出波子区域位置误差；
子区域位置更新单元，用于根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
可选地，还包括：
照明光波函数估计更新模块，用于提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
可选地，还包括：
子区域位置判断模块，用于判断是否完成了所有的子区域位置的计算；
在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算；
预设迭代终止条件判断模块，用于判断是否满足预设迭代终止条件，在不符合所述预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足所述预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
本发明实施例提供的图像拼接方法中，相对于现有技术中通过对多个小的强度图像进行拼接而言，同时包括强度信息和相位信息的波前拼接具有更高的拼接精度，以实现在保持高分辨率的同时获得大视场。本发明实施例还获取了图像拼接时的出波子区域位置误差，从而获取真实的拼接位置，提高了图像拼接的精确度。需要说明的是，波前拼接并非是单独地对强度信息的拼接，以及并非是单独地相位信息的拼接，而是同时对包含强度信息以及相位信息的多个子区域位置对应的物体函数(即待测物体的复振幅透过率函数)的操作，即使是一组相位包裹的复振幅波前，依然可以实现高保真拼接。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种图像拼接方法的流程示意图；
图2为预放大离轴像面数字全息图记录光路示意图；
图3为多幅数字全息图采集过程示意图；
图4为图1中步骤S12的详细方法的流程示意图；
图5为图1中步骤S13详细方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种图像拼接方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种图像拼接装置的示意图；
图8为图7中物体函数估计更新模块的结构示意图；
图9为图7中子区域位置更新模块的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种图像拼接装置的示意图；
图11a为第一待测物体的振幅分布图；
图11b为第一照明光场的振幅分布图；
图11c为第一待测物体的相位分布图；
图11d为第一照明光场的相位分布图；
图11e为拼接完成后第一待测物体的的振幅分布图；
图11f为拼接完成后复原的第一照明光场的振幅分布图；
图11g为拼接完成后第一待测物体的相位分布图；
图11h为拼接完成后复原的第一照明光场的相位分布图；
图12a为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第一行第一列样品位置的振幅分布图；
图12b为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第一行第一列样品位置的相位分布图；
图12c为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第四行第四列样品位置的振幅分布图；
图12d为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第四行第四列样品位置的相位分布图；
图12e为拼接完成后第二待测物体的的振幅分布图；
图12f为拼接完成后第二照明光场的振幅分布图；
图12g为拼接完成后第二待测物体的相位分布图；
图12h为拼接完成后第二照明光场的相位分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种图像拼接方法的流程示意图，参考图1，图像拼接方法包括如下步骤：
S11、提供初始的物体函数估计。
示例性地，首先产生一个代表待测物体的复振幅透过率函数(即物体函数估计)的矩阵，矩阵的大小要确保待测物体移动后照明光束仍然在待测物体的矩阵边界内。该待测物体的复振幅透过率函数的矩阵的初始振幅和相位值可任意设定。
S12、根据物体子区域出波函数更新物体函数估计。
其中，物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数。
示例性地，由数字全息方法得到待测物体的9个子区域位置的波前(即物体子区域出波函数)作为初始信息进行图像拼接迭代计算。每个波前分布记为
Figure BDA0002340322840000071
其中符号j表示第j个子区域位置(j＝1,2,…,9)，m表示当前迭代序数。其中，照明光束仅照射到待测物体的部分区域，可以通过移动照明光束来改变照射到待测物体上的位置，或者，通过移动待测物体来改变照射到待测物体上的位置。相邻两个子区域位置交叠，被物体出波平面接收的相邻两个子区域位置对应的波前交叠。由于获取的是多个小部分的图像，而非整个待测物体的图像。在小视场下获取的待测物体部分位置的图像可以具有较高的分辨率。
S13、获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
本发明实施例提供的图像拼接方法中，相对于现有技术中通过对多个小的强度图像进行拼接而言，同时包括强度信息和相位信息的波前拼接具有更高的拼接精度，以实现在保持高分辨率的同时获得大视场。本发明实施例还获取了图像拼接时的出波子区域位置误差，从而获取真实的拼接位置，提高了图像拼接的精确度。需要说明的是，波前拼接并非是单独地对强度信息的拼接，以及并非是单独地相位信息的拼接，而是同时对包含强度信息以及相位信息的多个复振幅透过率函数的操作，即使是一组相位包裹的复振幅波前，依然可以实现高保真拼接。
图2为预放大离轴像面数字全息图记录光路示意图，图3为多幅数字全息图采集过程示意图，参考图2和图3，预放大离轴像面数字全息图记录系统包括第一光源1、样品2(即待测物体)、显微物镜3、第二光源4和图像传感器5(即探测器)。第一光源1发出有限大小的照明光束，并照射到样品2的第一样品位置201上，携带样品2的第一样品位置201的透过率信息的照明光束通过显微物镜3后被图像传感器5接收。同时，第二光源4发出的参考光束也被图像传感器5接收，照明光束和参考光束发生干涉，图像传感器5记录了照明光束和参考光束的干涉条纹。完成对第一样品位置201的成像后，移动样品2并使第一光源1照射到样品2的第二样品位置202，以同样的方式对第二样品位置202成像。第一样品位置201和第二样品位置202部分交叠，从而获取的第一样品位置的样品波前与第二样品位置的样品波前部分交叠。本发明实施例以两个样品位置为例进行解释说明，并非对本发明的限定。
其中，(x0,y0)是样品2所在的物平面上的笛卡尔坐标，(xm,ym)是显微物镜3所在的平面上的笛卡尔坐标，(x,y)是图像传感器5的全息图记录平面上的笛卡尔坐标，图像传感器5的全息图记录平面也是样品2通过显微物镜3成像的像面所在位置。照明光束和参考光束均为球面波，z代表系统光轴方向。照明光束垂直入射到样品2，z1是第一光源1与样品2之间的距离；z2是样品2与显微物镜3之间的距离，称为物距；z3是显微物镜3与图像传感器5之间的距离，称为像距。参考光束相对于z轴具有(xr,yr)的位置偏移。将图像传感器5采集到的数字全息图进行重构，具体过程为：先把全息图剪裁成正方形并进行傅里叶变换；截取出+1级频谱并移动到计算网格中心并补零至原正方形大小；对结果进行逆傅里叶变换，即得到样品2的复振幅分布。
图4为图1中步骤S12的详细方法的流程示意图，参考图1和图4，根据物体子区域出波函数更新物体函数估计包括：
S121、获取物体子区域的出波函数。
S122、在物体出波平面施加交叠约束从而更新物体函数估计。
其中，物体函数估计的更新是通过在探测面施加交叠约束实现的，交叠约束指的是，从每个子区域位置对应的衍射图案(衍射图案被物体出波平面接收)获取的物体函数在其重叠区域保持一致。
示例性地，更新后的物体函数估计满足：
Figure BDA0002340322840000091
其中，本次迭代为第m+1次迭代，上次迭代为第m次迭代。
Figure BDA0002340322840000092
代表当前物体函数估计，/>
Figure BDA0002340322840000093
代表当前照明光波函数估计，常数α1在[0,1.5]之间取值，控制反馈更新的权重。
图5为图1中步骤S13详细方法的流程示意图，参考图1和图5，获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和出波子区域位置误差获得更新的子区域位置包括：
S131、根据当前物体函数估计和本次迭代中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取出波子区域位置误差。
示例性地，出波子区域位置误差
Figure BDA0002340322840000101
是通过寻找/>
Figure BDA0002340322840000102
和/>
Figure BDA0002340322840000103
的互相关峰来获取，称为串行相关。该互相关计算可在频域中快速完成，小于0.01像素的误差可以准确地计算出来。在其他实施方式中，该互相关计算也可以在时域中完成。互相关峰的获取可以采用公式：
Figure BDA0002340322840000104
其中，
Figure BDA0002340322840000105
是一个二值函数，代表待测物体被照明的区域，例如可以通过给照明光振幅设定阈值的方法来获得，例如将待测物体被照明的区域设置为大于0.1倍的最大振幅值的区域，然后再填补中间可能出现的空洞。
S132、根据当前子区域位置和出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
本申请的研究人员发现，待测物体的每个子区域位置在两次迭代之间存在微小的相对移动量，即出波子区域位置误差，即
Figure BDA0002340322840000106
和/>
Figure BDA0002340322840000107
存在微小的相对移动量
Figure BDA0002340322840000108
在物体出波平面施加了交叠约束后，物体函数估计/>
Figure BDA0002340322840000109
逐渐移动到正确的位置。由于出波子区域位置误差主要发生在将所有的子区域位置根据拼接形成整个待测物体的过程中，因此/>
Figure BDA00023403228400001010
可以用于对该子区域位置的反馈校准。
示例性地，
Figure BDA00023403228400001011
其中，/>
Figure BDA00023403228400001012
是第m次迭代的子区域位置，/>
Figure BDA00023403228400001013
是第m+1次迭代的子区域位置，即更新后的子区域位置；β是迭代次数的函数，它可以进行自动调节，通过放大出波子区域位置误差信号从而控制校准程度。
图6为本发明实施例提供的另一种图像拼接方法的流程示意图，参考图6，图像拼接方法还包括：
S14、提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
其中，更新光波函数估计是通过施加交叠约束实现的。该待测物体的照明光波函数矩阵(即照明光波函数估计)的初始振幅和相位值可任意设定。
示例性地，对照明光束施加交叠约束，形成更新的照明光波函数估计：
Figure BDA0002340322840000111
其中，常数α2控制反馈更新的权重。
本发明实施例中，通过为照明光束施加交叠约束的条件，在重构待测物体的透过率函数的同时也可获得准确的照明光场的复振幅分布以及精确地确定待测物体和照明光场之间的相对位置。以实现待测物体的信息和照明光信息的分离，分别得到待测物体和照明光场的复振幅分布。可以解决非均匀照明导致拼接后的伪影残留问题。利用已知的物体子区域出波函数更新物体函数的估计，以及更新照明函数的估计(从而移除其对物体函数的影响，减少伪影)，而这是在即便子区域的位置没能准确提供的时候也能实现高精度，高准确度地实现大区域物体函数的重构。在其他实施方式中，也可以不根据物体子区域出波函数更新照明光波函数估计。
可选地，参考图6，图像拼接方法还包括：
S15、判断是否完成了所有的子区域位置的计算；在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算；
其中，每次迭代中，每个子区域位置对应的物体函数函数估计都被更新，以提供待测物体的图像。
S16、在完成所有的子区域位置的计算后，判断是否满足预设迭代终止条件；在不符合预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
其中，预设迭代终止条件比如达到预设计算次数，或者直至检测器计算得到的振幅与记录得到的第一振幅之间的差值小于预设值。
图7为本发明实施例提供的一种图像拼接装置的示意图，用于执行上述实施例中的图像拼接方法，图像拼接装置包括初始函数获取模块11、物体函数估计更新模块12和子区域位置更新模块13。其中，初始函数获取模块11用于提供初始的物体函数估计。物体函数估计更新模块12用于根据物体子区域出波函数更新物体函数估计。其中，物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数。子区域位置更新模块13用于获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
图8为图7中物体函数估计更新模块的结构示意图，参考图7和图8，物体函数估计更新模块12包括出波测量单元121和物体函数估计更新单元122。其中，出波测量单元121用于获取物体子区域的出波函数。物体函数估计更新单元122用于在物体出波平面施加交叠约束从而更新物体函数估计。
图9为图7中子区域位置更新模块的结构示意图，参考图7和图9，子区域位置更新模块13包括位置误差获取单元131和子区域位置更新单元132。其中，位置误差获取单元131用于根据当前物体函数估计和本次迭代中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取出波子区域位置误差。子区域位置更新单元132用于根据当前子区域位置和出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
图10为本发明实施例提供的另一种图像拼接装置的示意图，参考图10，图像拼接装置还包括照明光波函数估计更新模块14，照明光波函数估计更新模块14用于提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
可选地，参考图10，图像拼接装置还包括子区域位置判断模块15和预设迭代终止条件判断模块16。其中，子区域位置判断模块15用于判断是否完成了所有的子区域位置的计算；在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算。预设迭代终止条件判断模块16用于判断是否满足预设迭代终止条件，在不符合预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
本发明为了验证上述图像拼接方法以及图像拼接装置提高拼接精度的效果，对此作出了模拟验证和实验验证。
图11a为第一待测物体的振幅分布图，图11b为第一照明光场的振幅分布图，图11c为第一待测物体的相位分布图，图11d为第一照明光场的相位分布图，图11e为拼接完成后第一待测物体的的振幅分布图，图11f为拼接完成后复原的第一照明光场的振幅分布图，图11g为拼接完成后第一待测物体的相位分布图，图11h为拼接完成后复原的第一照明光场的相位分布图，参考图11a-图11h，模拟中，首先使用了具有复振幅分布的第一待测物体(即样品为第一待测物体)，第一待测物体的振幅值分布在0.3到1之间，相位值分布在-π到π之间，尺寸为524×524像素。第一照明光场的振幅值是均匀“1”基础上叠加了泊松噪声，相位值为0，尺寸为256×256像素。模拟采集了7×7个扫描位置，扫描步长为23个像素再加上最大8个像素的随机波动，相邻图像的交叠率为91％。第一照明光场的位置更新和函数更新分别开始于第3次和第30次迭代，共迭代80次。拼接完成后复原的第一照明光场的相位值均匀分布在(-0.01,0.01)之间。相比原始第一待测物体和第一照明光场的图像，实现了高保真的再现和图像拼接。
图12a为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第一行第一列样品位置的振幅分布图，图12b为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第一行第一列样品位置的相位分布图，图12c为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第四行第四列样品位置的振幅分布图，图12d为通过数字全息方法获取的第二待测物体的第四行第四列样品位置的相位分布图，图12e为拼接完成后第二待测物体的的振幅分布图，图12f为拼接完成后第二照明光场的振幅分布图，图12g为拼接完成后第二待测物体的相位分布图，图12h为拼接完成后第二照明光场的相位分布图，参考图12a-图12h，实验中，使用了预放大离轴像面数字全息系统，照明光束合参考光束的光强比为1:1。显微物镜3的放大倍率为20倍。图像传感器5的像素尺寸为4.65μm×4.65μm。所使用的第二待测物体为年轮细胞生物标本样片，第二待测物体放置于一个三维平移台上，沿x0、y0两个方向移动物体采集7×7个扫描位置，步长为205个像素，相邻图像的交叠率为80％，沿z方向移动可进行调焦，保证第二待测物体成像在图像传感器5光敏面上。把数字全息方法再现获取的49个复振幅分布作为初始数据，输入到图像拼接算法中，照明光场的位置更新和函数更新分别开始于第3次和第50次迭代，共迭代200次。可见，由于照明光的信息被分离出来，因此第二待测物体信息得到更加保真的复原，存在于图12a-图12d中的杂散斜纹消失了，转移到照明光场分布中。通过对比初始输入和拼接后输出的图像位置，得到x和y两个方向的平均误差分别为43个像素和36个像素。y方向优于x方向的原因与采集方式有关，因为采集时y轴是沿单一方向进行移动扫描，而x方向是要来回两个方向进行移动扫描，平移台机械件齿轮间存在的回程误差导致该结果的产生。本发明提供了一种通用的复波前拼接方法，该方法计算复杂度适中、高效。可实现0.01像素精度拼接。和波前测量技术结合可实现高分辨率大视场成像。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种图像拼接方法，其特征在于，包括：
提供初始的物体函数估计；
根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计；其中，所述物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数；
获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置；
其中，物体函数估计的更新是通过在探测面施加交叠约束实现的，交叠约束指的是，从每个子区域位置对应的衍射图案获取的物体函数在其重叠区域保持一致；
更新后的物体函数估计满足：
Figure FDA0004059884710000011
其中，本次迭代为第m+1次迭代，上次迭代为第m次迭代，
Figure FDA0004059884710000012
代表当前物体函数估计，/>
Figure FDA0004059884710000013
代表当前照明光波函数估计，常数α1在[0,1.5]之间取值，控制反馈更新的权重。
2.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计包括：
获取物体子区域的出波函数；
在物体出波平面施加交叠约束从而更新所述物体函数估计。
3.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置包括：
根据当前物体函数估计和本次迭代中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取所述出波子区域位置误差；
根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
4.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，还包括：
提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
5.根据权利要求1所述的图像拼接方法，其特征在于，还包括：
判断是否完成了所有的子区域位置的计算；在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算；
在完成所有的子区域位置的计算后，判断是否满足预设迭代终止条件，在不符合预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足所述预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
6.一种图像拼接装置，其特征在于，包括：
初始函数设定模块，用于提供初始的物体函数估计；
物体函数估计更新模块，用于根据物体子区域出波函数更新所述物体函数估计；其中，所述物体子区域出波函数为照明光束照射到待测物体的第j个子区域位置后的出射光波函数；j为正整数；
子区域位置更新模块，用于获取出波子区域位置误差，并根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置；
其中，物体函数估计的更新是通过在探测面施加交叠约束实现的，交叠约束指的是，从每个子区域位置对应的衍射图案获取的物体函数在其重叠区域保持一致；
更新后的物体函数估计满足：
Figure FDA0004059884710000031
其中，本次迭代为第m+1次迭代，上次迭代为第m次迭代，
Figure FDA0004059884710000032
代表当前物体函数估计，/>
Figure FDA0004059884710000033
代表当前照明光波函数估计，常数α1在[0,1.5]之间取值，控制反馈更新的权重。
7.根据权利要求6所述的图像拼接装置，其特征在于，物体函数估计更新模块包括：
出波测量单元，用于获取物体子区域的出波函数；
物体函数估计更新单元，用于在物体出波平面施加交叠约束从而更新所述物体函数估计。
8.根据权利要求6所述的图像拼接装置，其特征在于，所述子区域位置更新模块包括：
位置误差获取单元，用于根据当前物体函数估计和本次迭代更新中更新获得的物体函数估计的互相关峰获取所述出波子区域位置误差；
子区域位置更新单元，用于根据当前子区域位置和所述出波子区域位置误差获得更新的子区域位置。
9.根据权利要求6所述的图像拼接装置，其特征在于，还包括：
照明光波函数估计更新模块，用于提供初始的照明光波函数估计，并根据物体子区域出波函数，通过施加交叠约束的方式更新照明光波函数估计。
10.根据权利要求6所述的图像拼接装置，其特征在于，还包括：
子区域位置判断模块，用于判断是否完成了所有的子区域位置的计算；在未完成所有的子区域位置计算时，进行下一子区域位置的计算；
预设迭代终止条件判断模块，用于判断是否满足预设迭代终止条件，在不符合所述预设迭代终止条件时进行下一次迭代计算，在满足所述预设迭代终止条件时，输出拼接的物体函数和照明函数。
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