本发明专利技术所提供的一种三维叠层成像方法、装置、终端及存储介质，所述方法包括：获取光学元件参数，利用光学元件参数配置目标光学元件；沿着光路依次部署光源、目标光学元件、样品和二维探测器；当光源发出光线后，生成目标光斑并照射到样品上，控制样品按照预设方式平移，以得到样品的多个衍射信号，目标光斑中包含多个入射角度的平行光；生成样品的三维重建图像。本发明专利技术通过利用目标光学元件生成包含多个入射角度的平行光目标光斑，并控制样品按照预设方式平移，使得不同区域的样品依次受到目标光斑的照射，从而生成多个包含样品不同部位信息的衍射信号，可避免旋转样品来多角度的收集衍射图样，有效减少了数据采集时长。
1、三维叠层成像作为一种超高分辨的三维成像方法，是目前研究样品三维微观形貌的重要方法。基于叠层成像的三维成像方法主要包括叠层-ct成像(pxct)、叠层-层析成像(pyxl)等方法，叠层-ct成像(pxct)方法和叠层-层析成像(pyxl)方法均是采用二维叠层与三维成像相结合的方式，需要通过旋转样品获得几十个不同角度的扫描衍射图样。基于叠层成像的三维成像方法的重建过程分为两步：首先，针对每个特定的角度，可以通过二维叠层成像的相位恢复算法重建出样品二维投影图像。然后，使用ct重建算法对不同角度的二维投影图像进行处理，重建出样品的三维结构信息。此种方式为了准确的重建三维图像，需要收集足够多角度的衍射图样，这使得三维扫描相干衍射成像的数据采集时间较长。
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种三维叠层成像方法、装置、终端及存储介质，旨在解决现有技术中三维扫描相干衍射成像的数据采集时间较长的问题。
>6、当光源发出光线后，经所述目标光学元件处理后生成目标光斑并照射到所述样品，控制样品按照预设方式平移，以得到样品的多个衍射信号，所述目标光斑中包含多个入射角度的平行光；7、利用所述二维探测器采集全部所述衍射信号以生成多个二维衍射图样，基于全部所述二维衍射图样利用梯度下降法重建信号，得到样品的三维重建图像。
8、在一种实施方式中，所述光学元件参数的生成方法包括：
9、获取成像系统预设的光源波长和目标分辨率，基于所述光源波长和所述目标分辨率进行处理，得到目标光斑的最大衍射角度；
10、获取目标光斑的预设尺寸，并利用预设软件基于所述最大衍射角度和所述预设尺寸进行反演，得到光学元件参数。
11、在一种实施方式中，所述目标光斑的所述预设尺寸满足奈奎斯特-香农采样定理，所述奈奎斯特-香农采样定理的公式为其中，d表示预设尺寸，λ表示光源波长，z表示样品到探测器距离，δd表示探测器像素尺寸。
12、在一种实施方式中，所述目标分辨率为横向分辨率和深度分辨率中任一项；所述基于所述光源波长和所述目标分辨率进行处理，得到目标光斑的最大衍射角度，包括：
13、若所述目标分辨率为横向分辨率，则利用公式求得目标光斑的最大衍射角度，其中，dx表示横向分辨率，λ为光源波长；
14、若所述目标分辨率为深度分辨率，则利用公式求得目标光斑的最大衍射角度，其中，dz表示深度分辨率，λ为光源波长。
15、在一种实施方式中，所述基于全部所述二维衍射图样利用梯度下降法重建信号，得到样品的三维图像数据，包括：
16、根据所述样品的空间坐标将所述样品进行均匀分层，得到多个切片；
17、获取初始探针函数、每一层切片的样品函数，以及样品与目标光斑的相对位置矢量，基于所述初始探针函数、第一层切片的样品函数以及所述相对位置矢量进行计算，得到第一层切片的出射波函数；
18、迭代的使用上一层切片的出射波函数作为当前层切片的探针函数，并根据当前层切片的样品函数和探针函数计算出射波函数，直至得到最后一层切片的出射波函数；
19、将最后一层切片的出射波函数传播到二维探测器上，得到模拟衍射图样；
20、获取预设的初始波前函数，将模拟衍射图样与全部所述二维衍射图样进行比对，通过梯度下降法调整所述初始波前函数，得到第二波前函数；
21、将所述第二波前函数反向传播回样品平面，以更新各层切片的样品函数，重复反向传播和更新步骤直至预设轮次，得到各层切片的最终样品函数；
22、基于各层切片的最终样品函数进行三维反演处理，得到样品的三维重建图像。
23、在一种实施方式中，所述光源为可见光或x射线。
24、在一种实施方式中，所述目标光学元件为空间光调制器、折射透镜、波带片、复合折射率透镜、光栅、晶体中的任一项。
25、第二方面，本专利技术实施例还提供一种三维叠层成像装置，包括：
26、元件设置模块，用于获取预设的光学元件参数，利用所述光学元件参数配置目标光学元件；
27、装置部署模块，用于沿着光路依次部署光源、目标光学元件、样品和二维探测器；
28、信号生成模块，用于当光源发出光线后，经所述目标光学元件处理后生成目标光斑并照射到所述样品上，控制样品按照预设方式平移，以得到样品的多个衍射信号；
29、三维重建模块，用于利用所述二维探测器采集全部所述衍射信号以生成多个二维衍射图样，基于全部所述二维衍射图样利用梯度下降法重建信号，得到样品的三维重建图像。
30、第三方面，本专利技术实施例还提供一种终端，所述终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的三维叠层成像程序，所述三维叠层成像程序被所述处理器执行时实现如上所述的三维叠层成像方法的步骤。
31、第四方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有三维叠层成像程序，所述三维叠层成像程序能够被执行以用于实现如上所述的三维叠层成像方法的步骤。
32、本专利技术的有益效果：本专利技术通过获取光学元件参数，利用光学元件参数配置目标光学元件；沿着光路依次部署光源、目标光学元件、样品和二维探测器；当光源发出光线后，生成目标光斑并照射到样品上，控制样品按照预设方式平移，以得到样品的多个衍射信号，目标光斑中包含多个入射角度的平行光；生成样品的三维重建图像。本专利技术通过利用目标光学元件生成包含多个入射角度的平行光目标光斑，并控制样品按照预设方式平移，使得不同区域的样品依次受到目标光斑的照射，从而生成多个包含样品不同部位信息的衍射信号，可避免旋转样品来多角度的收集衍射图样，有效减少了数据采集时长。
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【技术保护点】
1.一种三维叠层成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述光学元件参数的生成方法包括：
3.根据权利要求2所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述目标光斑的所述预设尺寸满足奈奎斯特-香农采样定理，所述奈奎斯特-香农采样定理的公式为其中，D表示预设尺寸，λ表示光源波长，z表示样品到探测器距离，Δd表示探测器像素尺寸。
4.根据权利要求2所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述目标分辨率为横向分辨率和深度分辨率中任一项；所述基于所述光源波长和所述目标分辨率进行处理，得到目标光斑的最大衍射角度，包括：
5.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述基于全部所述二维衍射图样利用梯度下降法重建信号，得到样品的三维图像数据，包括：
6.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述光源为可见光或X射线。
7.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述目标光学元件为空间光调制器、折射透镜、波带片、复合折射率透镜、光栅、晶体中的任一项。p>
8.一种三维叠层成像装置，其特征在于，包括：
9.一种终端，其特征在于，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的三维叠层成像程序，所述三维叠层成像程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的三维叠层成像方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有三维叠层成像程序，所述三维叠层成像程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的三维叠层成像方法的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种三维叠层成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述光学元件参数的生成方法包括：
3.根据权利要求2所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述目标光斑的所述预设尺寸满足奈奎斯特-香农采样定理，所述奈奎斯特-香农采样定理的公式为其中，d表示预设尺寸，λ表示光源波长，z表示样品到探测器距离，δd表示探测器像素尺寸。
4.根据权利要求2所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述目标分辨率为横向分辨率和深度分辨率中任一项；所述基于所述光源波长和所述目标分辨率进行处理，得到目标光斑的最大衍射角度，包括：
5.根据权利要求1所述的三维叠层成像方法，其特征在于，所述基于全部所述二维衍射图样利用梯度下降法重建信号，得到样品的三维图像数据，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢振江，杨川，张未卿，刘亦帆，朱晔，吴宸，胡凯，
申请(专利权)人：深圳综合粒子设施研究院，
类型：发明
国别省市：
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