基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统

第２０卷　第６期 ２０１２年６月　 　 　　　　　 　　　　 　 光学 精密 　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 　　　　　　　 Ｖｏｌ．２０　Ｎｏ．６ 　 Ｊｕｎ．２０１２ 　　收稿日期：２０１２－０１－１７；修订日期：２０１２－０３－０９． 　　基金项目：国家８６３高技术研究发展资助项目（Ｎｏ．２００６ＡＡ０２０８０４）；南京航空航天大学基本科研业务费专项科 研基金资助项目（Ｎｏ．ＮＪ２０１１００８） 文章编号　１００４－９２４Ｘ（２０１２）０６－１３７４－０８ 基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统 梁　春＊，沈建新，钮赛赛 （南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京２１００１６） 摘要：为获得高分辨率视网膜图像，建立了基于自适应光学的视网膜成像系统，并以成像时获得的残余像差作为图像复 原的估计参数，通过半盲解卷积进行图像复原以获得高质量图像。通过 Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｒｋ波前传感器和微机械薄膜变形 镜组成的自适应光学系统对活体人眼像差进行测量与校正，并在成像时记录系统残余像差，据此重建光学传递函数作为 图像复原模型初始参数估计，对获得的视网膜图像进行条件约束迭代半盲解卷积复原，消除像差对成像质量的影响，从 而得到高分辨率视网膜图像。实验明，系统获得的图像经该方法处理后可获得较满意视网膜图像，图像质量提高近一 倍，成像成功率由３８％提高至７８％，成像时间缩短为原来的１／７。该方法在满足使用要求的前提下有效缩短了校正时 间，提高了成像的成功率，提升了系统的适用范围。 关　键　词：自适应光学；视网膜成像系统；解卷积；图像复原；光学传递函数 中图分类号：ＴＰ３９１．４；ＴＰ２７３．２　　文献标识码：Ａ　　ｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１２２００６．１３７４ Ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ ｓｅｍｉ－ｂｌｉｎｄ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ＬＩＡＮＧ　Ｃｈｕｎ＊，ＳＨＥＮ　Ｊｉａｎ－ｘｉｎ，ＮＩＵ　Ｓａｉ－ｓａｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） ＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｌｏｏｍｌｃ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｏｂｔａｉｎ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｈｕｍａｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ，ａｎ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａ－ ｇｉｎｇ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｉｎｉｔｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｉｍａｇｅ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｍａｇｅｓ　ｂｙ　ｓｅｍｉ－ｂｌｉｎｄ　ｄｅｃｏｎｖｏｌａｔｉｏｎ． Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａ　Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｒｋ　ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ａ　ｍｉｃｒｏｍａｃｈ－ ｉｎｅｄ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ　ｍｉｒｒｏｒ　ｗａｓ　ｕｓｅ　ｔｏ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｈｕｍａｎ　ｅｙｅ　ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ　ｔｏ　ａｃｃｅｓｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｅｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｐｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍａｇｅ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｏｄａｌ　ｔｏ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｔｈｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　ｓｅｍｉ－ｂｌｉｎｄ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅ　ａｎｄ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅ－ ｓｉｄｕａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅ－ ｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｇｏｔｔｅｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｑｕａｌｉｔｙ ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｎｅａｒｌｙ　ｏｎｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｈａｓ　ｒａｉｓｅｄ　ｆｒｏｍ　３８％ｔｏ　７８％．Ｍｅａｎ－ ｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｂｙ　６／７．Ｉｔ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｅ　ｓｃｏｐｅ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｂｙ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ；ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｃａｌ　ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ １　引　言 　　活体人眼视网膜的高分辨率成像对于人眼内 部结构和许多疾病（如视网膜血管病、青光眼、高 血压、动脉硬化等）的早期诊断具有重要意义，但 由于人眼固有像差存在的影响，传统的成像系统 （如检眼镜、眼底照相机等）难以为眼科专家提供 满足要求的高分辨率图片。为实现对人眼像差的 动态校正，科学家们将原本用于天文观测系统中 的自适应光学技术引入人眼像差的测量与校正， 了基于自适应光学技术的人眼视网膜成像系 统，实现了视网膜高分辨成像［１－６］。但是受人眼像 差个体差异性、波前校正器性能和实时成像条件 限制，实际的人眼像差校正往往存在时间过久，或 者校正结果不理想以至于无法满足成像要求等问 题。 在天文观察中，科学家们在采用自适应光学 技术实时校正大气湍流引起的低阶像差的同 时［７］，通常还利用图像解卷积的处理技术进一步 消除残余像差带来的图像退化，从而获得清晰的 星体图像。同样，该技术也可借鉴用于高分辨率 的视网膜图像的获取［８－９］。然而一般的盲解卷积 往往无法获知成像系统的ＰＳＦ，而以一组全１的 数组作为初始估计［１０］，对求解的初始搜索范围、 快速收敛、复原的唯一性都十分不利。本文借助 在人眼像差校正中获得实时残余像差构造初始估 计的ＰＳＦ函数来改善一般盲解卷积求解中存在 的上述问题，从而有效消除了残余像差对成像质 量的影响，降低了成像时对实时残余像差的要求， 在提高成像的成功率的同时获得了更清晰的视网 膜图片。 ２　自适应光学的人眼像差校正系统 　　采用自适应光学系统对人眼像差的测量与校 正过程与天文观测中类似，其过程如图１所示。 含有人眼波前像差的光束经过孔径匹配系统Ｉ后 由波前校正器反射，再经孔径匹配系统ＩＩ后进入 波前探测器，工控机利用波前探测器获得的畸变 波前信息实现波前重建，并进一步根据波前校正 算法得到波前校正器的控制信号，驱动变形镜改 变面形以校正畸变波前。由于人眼的波前像差是 动态像差，因此该波前校正也是一个动态的闭环 校正过程。 图１　基于自适应光学的人眼像差校正系统 Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｈｕｍａｎ　ｅｙｅ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ ２．１　基于Ｈ－Ｓ波前传感器测量人眼像差 波前探测是整个自适应光学的基础，人眼像 差的测量一般采用较为成熟的 Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ （Ｈ－Ｓ）波前传感器，其工作原理如图２所示，传感 器主要由一组孔径大小和焦距均相等的微透镜阵 列和ＣＣＤ组成。当入射波前为平面波时，ＣＣＤ 上的成像与微透镜整列模板完全一致；当入射波 前包含畸变像差时，ＣＣＤ上的光斑会发生偏移。 光斑质心在ｘ和ｙ 方向上的偏移量与该处波前 在ｘ和ｙ方向的斜率成正比，对传感器获得光斑 图进行质心优化［１１］，根据光斑质心的偏移量就可 实现波前重建。 由于Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式在描述像差中具有在单 位圆内连续正交，并且其低阶像差中的模式可以 和人眼像差中的离焦、散光等一一对应，因此常被 ５７３１第６期 　　　梁　春，等：基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统 图２　Ｈ－Ｓ波前传感器像差测量原理 Ｆｉｇ．２　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ　ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ｓｅｎｓｏｒ 用于描述人眼像差［１２］。假设人眼像差的波前 φ（ｘ，ｙ）可由Ｚｅｒｎｉｋｅ模式复原的结果φｓ（ｘ，ｙ）表 示，则： φ（ｘ，ｙ）＝φｓ（ｘ，ｙ）＋εＨ ＝∑ ∞ ｉ＝１ ｃｉＺｉ（ｘ，ｙ）＋εＨ ， （１） 其中εＨ 是波前复原误差，ｃｉ 是第ｉ阶的模式系 数，Ｚｉ（ｘ，ｙ）为第ｉ模式项所对应的Ｚｅｒｎｉｋｅ多项 式。当波前发生畸变时，子孔径的光斑质心发生 偏移，相对理想质心点的偏移量与该处波前的局 部斜率成正比，即： 　　 φ（ｘ，ｙ）／ｘ＝Δｘ／ｆ＝（ｘｃ－ｘｏ）／ｆ φ（ｘ，ｙ）／ｙ＝Δｙ／ｆ＝（ｙｃ－ｙｏ）／｛ ｆ ， （２） 其中ｆ是微透镜的焦距，ｘｃ是对应光斑的质心位 置，ｘｏ 是该光斑的理想质心位置。当εＨ 足够小 时可建立Ｚｅｒｎｉｋｅ波前复原模型： ＤＣ＝ｇ， （３） 其中ｇ是２ｍ 阶的波前斜率向量，由子孔径内的 质心偏移量构建；Ｄ是２ｍ×ｎ的Ｚｅｒｎｉｋｅ模式复 原矩阵，由Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式在各子孔径处对ｘ和ｙ 的偏导数值确定；Ｃ是待确定的ｎ阶模式系数向 量： ｇ＝ Δｘ１／ｆ，…，Δｘｍ／ｆ，Δｙ１／ｆ，…，Δｙｍ／［ ］ｆ　Ｔ， （４） Ｄ＝ ｚ１（ｘ，ｙ）／ｘ （ｘ１，ｙ１） … ｚｎ（ｘ，ｙ）／ｘ （ｘ１，ｙ１）    ｚ１（ｘ，ｙ）／ｘ （ｘｍ，ｙｍ） … ｚｎ（ｘ，ｙ）／ｘ （ｘｍ，ｙｍ） ｚ１（ｘ，ｙ）／ｙ （ｘ１，ｙ１） … ｚｎ（ｘ，ｙ）／ｙ （ｘ１，ｙ１）    ｚ１（ｘ，ｙ）／ｙ （ｘｍ，ｙｍ） … ｚｎ（ｘ，ｙ）／ｙ （ｘｍ，ｙｍ 熿 燀 燄 燅） ， （５） Ｃ＝［ｃ１，ｃ２，…，ｃｎ］Ｔ， （６） 其中ｍ 是微透镜子孔径数，ｎ是Ｚｅｒｎｉｋｅ模式多 项式复原项数，通常情况下，２ｍｎ，波前复原模 型是一个超定方程，通过广义逆矩阵方法求取方 程中的模式向量Ｃ： Ｃ＝Ｄ＋ｇ， （７） 其中Ｄ＋是Ｄ矩阵的广义逆矩阵。将模式向量带 入式（３）即可实现人像像差的波前复原。 ２．２　基于微机械薄膜变形镜的人眼波前像差校 正 微机械薄膜变形镜属于静电驱动的连续镜面 变形镜，主要工作原理是在驱动电极上方的导电 薄膜与电极板之间形成电场，随着电极上电压的 变化，导电薄膜在电场力的作用下产生变形。当 带有像差信息的波前照射到导电薄膜上时，反射 后的波前相位发生变化，变形镜对畸变波前产生 校正作用。由于微机械薄膜变形镜具有体积小， 响应速度快，成本低等特点，较为适合用于人眼波 前像差的校正。本文自适应光学系统中采用波士 顿大学微机电加工中心出产的ＢＭＣ１４０变形镜， 其结构和工作原理如图３所示，变形镜采用双层 错位控制模式，镜面边缘无固定约束，镜面与驱动 面平行，两者之间由驱动柱支撑，驱动面由其下方 的基地电极控制。变形镜共有１４０个驱动电极， 单个电极的响应频率约为３．５ｋＨｚ，能较好满足 人眼像差实时校正的要求。 图３　ＢＭＣ１４０单元变形镜驱动原理示意图 Ｆｉｇ．３　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＢＭＣ　１４０－ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｉｒｒｏｒ 从上述微机械薄膜变形镜工作原理可知，波 前校正的关键在于如何在电极上施加合适驱动电 ６７３１ 　　　　　光学　精密工程　　　　　 第２０卷　 压组合以产生恰当的补偿面型。通常可以用下列 公式来描述变形镜的校正控制算法： ＦＶ＋Ｃ＝０， （８） 式中，Ｆ是变形镜的影响函数矩阵，Ｃ为待补偿波 前的Ｚｅｒｎｉｋｅ模式系数向量，Ｖ 为所求的电极控 制电压向量。可见影响函数矩阵是校正中的关键 参数，它不仅记录了各个电极控制电压与镜面形 变之间的关系，也表征了变形镜校正像差的能 力［６］。变形镜的影响函数矩阵通常在整个系统初 始化时进行标定，其标定过程为对变形镜电极逐 个施加控制电压，用 Ｈ－Ｓ传感器测量由Ｚｅｒｎｉｋｅ 模式表示的波前改变量，然后根据变形镜驱动电 压与变形量之间关系，结合施加的电压值对得到 的模式系数进行归一化处理得到标准化的影响函 数矩阵Ｆ。 对于已经标定了影响函数矩阵的变形镜，可 以用下列公式求得面型控制电压向量。 Ｖ＝－Ｆ＋Ｃ， （９） 其中Ｆ＋是Ｆ矩阵的广义逆矩阵。将待校正的人 眼波前像差对应的模式系数带入式（９）即可计算 得到变形镜控制电压，继而驱动面形发生变化对 带有人眼波前像差的出射光进行校正。 ３　半盲解卷积图像复原 　　图像解卷积采用数学优化的方法从退化图像 中复原出与理想图像最接近的估计图像。在复原 中，常假设成像系统是线性系统，并用如下的卷积 模型在空域上模拟退化过程［１３］： 　　ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ）ｈ（ｘ，ｙ）＋ｎ（ｘ，ｙ），（１０） 其在频域的描述为： Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｆ（ｕ，ｖ）Ｈ（ｕ，ｖ）＋Ｎ（ｕ，ｖ），（１１） 式（１０）中ｆ（ｘ，ｙ）是理想图像，ｈ（ｘ，ｙ）是传递函 数，即点扩散函数（Ｐｏｉｎｔ　Ｓｐｒｅａｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＰＳＦ）， ｇ（ｘ，ｙ）为实际得到的退化图像，ｎ（ｘ，ｙ）是噪声模 型，表示卷积运算。式（１１）中的各项分别对应 公式（１０）中各项的傅里叶变换，Ｈ（ｕ，ｖ）为成像系 统的光学传递函数（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ＯＴＦ），图像复原过程可转换为求逆过程： 　珟Ｆ（ｕ，ｖ）＝Ｇ （ｕ，ｖ） Ｈ（ｕ，ｖ）＝Ｆ （ｕ，ｖ）＋Ｎ （ｕ，ｖ） Ｈ（ｕ，ｖ） ， （１２） 式中珟Ｆ（ｕ，ｖ）是复原图像的频域分布。由于未知 噪声的存在，成像系统实际的ＰＳＦ或 ＯＴＦ很难 获知，因此考虑由波前测量计算得到的ＰＳＦ或 ＯＴＦ作为图像复原中退化模型的初始估算值。 ３．１　图像复原模型初始参数估计 本文的成像系统中ＰＳＦ初始估计可以由 Ｈ－ Ｓ波前传感器测量的残余像差计算得到，波前像 差由一组Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式表示，即式（１）中的φｓ， 成像系统的广义瞳函数可由重建的残余波前计算 得到： Ｐ（ｘ，ｙ）＝ｅｘｐ（ｊ２πλφｓ （ｘ，ｙ））， （１３） 其中２π／λ是波数，λ是波长。则系统的ＰＳＦ可以 由广义瞳函数的傅里叶变换得到： 珘ｈ０（ｘ，ｙ）＝｜∫ ｘ′ ∫ ｙ′ Ｐ（ｘ′，ｙ′）ｅｘｐ（－ｊ２π（ｘｘ′＋ ｙｙ′））ｄｘ′ｄｙ′｜２ ， （１４） 进一步得到系统的ＯＴＦ： 珮Ｈ０（ｕ，ｖ）＝∫ ｘ ∫ ｙ 珘ｈ０（ｘ，ｙ）ｅｘｐ（－ｊ２π（ｕｘ＋ ｖｙ））ｄｘｄｙ． （１５） 设Ｓｎ（ｕ，ｖ）为噪声功率谱，ＳＩ（ｕ，ｖ）为图像功 率谱，得到初始复原结果： 珟Ｆ０（ｕ，ｖ）＝ Ｇ（ｕ，ｖ）珮Ｈ＊０ （ｕ，ｖ） ｜珮Ｈ０（ｕ，ｖ）｜２＋γ Ｓｎ（ｕ，ｖ） ＳＩ（ｕ，ｖ） ＝ Ｇ（ｕ，ｖ）珮Ｈ＊０ （ｕ，ｖ） ｜珮Ｈ０（ｕ，ｖ）｜２＋ γＳＮＲ ， （１６） 其中γ是调整参数，ＳＮＲ是成像系统的信噪比。 在系统的噪声特性无法获知时，式（１６）可简化成 伪逆滤波： 　　珟Ｆ０（ｕ，ｖ）＝ Ｇ（ｕ，ｖ）珮Ｈ＊０ （ｕ，ｖ） ｜珮Ｈ０（ｕ，ｖ）｜２＋ｋ｜Ｃ（ｕ，ｖ）｜２ ，（１７） 其中Ｃ（ｕ，ｖ）＝Ｉ，ｋ是图像的锐利程度控制参数。 ３．２　约束迭代半盲解卷积图像复原 由于无法获得成像时系统的ＰＳＦ函数，常用 的盲解卷积通常以全１的一组数组作为初始估 计，实际求解中在一定程度上放大了对ＰＳＦ的搜 索范围，对求解的快速收敛极为不利，也难以保证 复原解的唯一性。本文则充分利用自适应光学系 统成像时可以获得残余波前的特点，据此构建 ＰＳＦ并作为迭代盲解卷积的初始估计，缩小了搜 索范围，更有利于逼近最优解，使迭代算法更稳 定，这类图像复原可称为约束迭代半盲解卷积图 像复原。该方法在本文的成像系统中较好地解决 了Ｌａｗ提出的迭代盲解卷积算法收敛性与初始 ７７３１第６期 　　　梁　春，等：基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统 条件有关的问题［８］，在Ｄａｖｅｙ修正的频域迭代盲 解卷积算法中［１４］，加入噪声控制参数，得到改进 的解卷积迭代公式： 珮Ｈｋ（ｕ，ｖ）＝ Ｇ（ｕ，ｖ）＾Ｆ＊ｋ－１（ｕ，ｖ） ｜＾Ｆｋ－１（ｕ，ｖ）｜２＋α／｜＾Ｈｋ－１（ｕ，ｖ）｜２ ， （１８） 珟Ｆｋ（ｕ，ｖ）＝ Ｇ（ｕ，ｖ）＾Ｈ＊ｋ－１（ｕ，ｖ） ｜＾Ｈｋ－１（ｕ，ｖ）｜２＋βｋ／｜＾Ｆｋ－１（ｕ，ｖ）｜ ２ ， （１９） 其中ｋ≥１，表示第ｋ次迭代，初始值 Ｈ＾０（ｕ，ｖ）＝ 珮Ｈ０（ｕ，ｖ）、＾Ｆ０（ｕ，ｖ）＝珟Ｆ０（ｕ，ｖ），珘ｈｋ（ｘ，ｙ）和珟ｆｋ（ｘ， ｙ）分别是对珮Ｈｋ（ｕ，ｖ）、珟Ｆｋ（ｕ，ｖ）反傅里叶变换得 到的空域，施加约束条件后为ｈ＾ｋ（ｘ，ｙ）和ｆ＾ｋ（ｘ， ｙ），再经傅里叶变换和频域约束后得到 Ｈ＾ｋ（ｕ， ｖ）、＾Ｆｋ（ｕ，ｖ）。α、β是噪声能量控制参数，其中算 法收敛性对α不敏感，计算中可设定为常数；而对 β非常敏感，因此定义如下的评价函数： Ｊ（β）＝ ‖珟ｆ－＾ｆ‖２ ‖＾ｆ‖ ， （２０） ‖·‖为范数运算，在每次迭代中用线性搜索法 寻找β，使得Ｊ（β）最小。每次迭代后计算误差： 　　Ｅ＝‖ｇ （ｘ，ｙ）－＾ｆ（ｘ，ｙ）＾ｈ（ｘ，ｙ）‖２ ‖ｇ（ｘ，ｙ）‖２ ，（２１） 这个误差反映了ｇ（ｘ，ｙ）和ｆ＾（ｘ，ｙ）＾ｈ（ｘ，ｙ）的 相对偏移距离，当Ｅ小于设定的阈值ε时，迭代结 束，得到目标图像的最终估计。实际计算结果中 得到ε＝０．２５时复原效果最佳。 在基于半盲解卷积的迭代中，目标图像和 ＰＳＦ的约束条件起着关键作用。在复原对象向 最优估计的接近过程中，ＰＳＦ的频域会发生变 化，当超出ＯＴＦ截至频率的频域成分时，复原对 象会产生无效估计，产生伪信息，甚至不收敛。对 于数字图像处理，ＰＳＦ带宽的有限约束一般和 ＣＣＤ像素大小有关，假设ＣＣＤ为ｍ×ｍ 像素，像 素大小为Ｎμ，则带宽为： Ｎｃ＝ １１．２２ ·（Ｄ λｆ ）·Ｎμ·ｍ ， （２２） 其中Ｎｃ是带宽，Ｄ／λｆ是ＯＴＦ的截止频率，对于 超出Ｎｃ的频率部分做置零处理。 除了对ＰＳＦ作带宽约束外，还应该做如下约 束：（１）在解卷积过程中，复原性能也会受ＰＳＦ空 间支持域影响，因此在迭代中需对ＰＳＦ的空间支 持域更新，做适当增减；（２）由于退化模型无能量 变化，因此 ＰＳＦ应满足 ∑（ｘ，ｙ）∈Ｒｈ＾ｋ （ｘ，ｙ）＝１，且 ｈ＾ｋ （ｘ，ｙ） （ｘ，ｙ）≥０，其中Ｒ 是ＰＳＦ的可支持域。此 外，对于迭代中得到的中间图像还需要满足下列 条件：（１）应有可靠的空间支持域，与模糊图像保 持一致可加快算法的收敛速度；（２）目标图像能力 应保证非负，满足 ｆ＾ｋ （ｘ，ｙ） （ｘ，ｙ）≥０；（３）目标图像不 可被卷积分解。 ４　实验及结果分析 　　自适应光学视网膜成像系统原理如前面图１ 所示，当残余像差达到预定值时启动成像ＣＣＤ获 取眼底图片，视网膜成像ＣＣＤ开始拍照，工控机 同时记录视网膜图像和成像时残余波前像差。按 设计要求，当残余波前像差ＲＭＳ小于等于λ／１４ （达到衍射极限条件）时开启成像ＣＣＤ，但实际操 作中受制于各种因素制约往往校正时间过长或者 无法达到要求，造成受测者不适或成像失败。根 据统计，当残余像差要求降低为λ／１０时，校正时 间会大幅降低，成功率也有较大幅度提升，表１是 对５０组被测人眼的结果对比。 表１　不同残余像差要求下成像结果对比 Ｔａｂ．１　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ 成像时残余像差控制条件 成功率／（％） 平均校正时间／ｓ ≤λ／１４　 ３８　 １６．８ ≤λ／１０　 ７８　 ２．３５ 基于上述实验结果，设定的成像条件较为合 理，不过此时的残余像差对成像影响还较大，结果 往往达不到清晰分辨视网膜结构的要求，在此进 一步采用前面讨论的约束迭代半盲解卷积方法对 获得的图像进行复原。图４（ａ）是受试者ＧＳＬ在 波前像差被校正至０．０９λ（λ＝０．７８５μｍ）时拍摄 的视网膜图像，图４（ｂ）是残余像差的重建波前。 首先根据残余波前像差重建图像复原模型的初始 估计参数，得到如图４（ｃ）所示初始ＰＳＦ估计，在 式（１７）中，取锐利控制参数ｋ＝０．０１，得到目标图 像初始估计如图４（ｄ）所示，由于初始ＰＳＦ估计与 实际情况相比并不完全吻合，因此解卷积后图像 质量提高并不明显。最后采用条件约束迭代半盲 解卷积图像复原方法对视网膜图像进行后处理， 式（１８）中α取常数０．０５，迭代２０次后得到图像 ８７３１ 　　　　　光学　精密工程　　　　　 第２０卷　 如图４（ｆ），估计ＰＳＦ如图４（ｅ），此时的Ｓｔｒｅｈｌ比 虽然较初始Ｓｔｒｅｈｌ比小，但更接近实际系统成像 时的状态，因此解卷积后图像相比原始图像和初 始估计图像质量都有明显提升，可以清晰分辨出 视网膜细胞。 由于无理想图像作为参照，一般采用计算灰 度平均梯度（Ｇｒａｙ　Ｍｅａｎ　Ｇｒａｄｓ，ＧＭＧ）、拉普拉斯 梯度模（Ｌａｐｌａｃｉａｎ　Ｓｕｍ，ＬＳ）、点锐度值（Ｐｏｉｎｔ Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ　Ｖａｌｕｅ，ＰＳＶ）等 参 数 作 为 评 价 对 象［１５－１６］，它们能反映图像中细节信息的对比度和 组织边缘纹理的变化特征。对比结果如表２所 示，可以看出复原图像的各种评价参数都比原始 图像提高将近１倍。 表２　图像质量客观评价参数 Ｔａｂ．２　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｉｍａｇｅ　ｑｕａｌｉｔｙ 视网膜图像 评价参数类型 ＧＭＧ　 ＬＳ　 ＰＳＶ 原始模糊图像 ３．８５８　４　 １４．２４２　２　 ２３．４６０　１ 初始估计 ４．６８２　４　 ２０．０９７　５　 ３１．６３９　７ 迭代２０次复原结果 ６．５１７　９　 ２８．２８４　９　 ４２．００５　６ 除上述受试者外，其他测试者的眼底图像也 都得到了类似的实验结果，这表明了该图像复原 方法的确能利用已知残余像差作为初始估计参数 经过迭代解卷积方法提高图像质量。 　　　（ａ）视网膜模糊图像　　　　　　　　　（ｂ）残余像差波前　　　　　　　　　　　（ｃ）ＰＳＦ初始估计 （ａ）Ｂｌｕｒｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｏｆ　ｒｅｔｉｎａ　　　　（ｂ）Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　　　　　（ｃ）Ｉｎｉｔｉａｌ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＳＦ 　　（ｄ）视网膜初始复原估计　　　　　　（ｅ）迭代２０次后的ＰＳＦ估计　　　（ｆ）迭代２０次后的视网膜复原图像 （ｄ）Ｒｅｓｔｏｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｗｉｔｈ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　 （ｅ）Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＳＦ　ａｆｔｅｒ　２０ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ　（ｆ）Ｒｅｓｔｏｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ａｆｔｅｒ　２０ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ 图４　实验结果 Ｆｉｇ．４　Ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ５　结　论 　　基于自适应光学技术的活体人眼成像系统可 获得达到或者接近衍射极限的高分辨率眼底图 像，但是由于人眼像差个体性差异和系统校正能 力的限制，校正时间往往较长，并且成功率较低。 为改善这一状况，可在降低成像残余像差要求的 基础上，通过图像复原获取高分辨率眼底图像。 实验证明，对系统成像时的条件做适当降低，提高 成像时的允许残余像差值，利用系统在成像时获 ９７３１第６期 　　　梁　春，等：基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统 得的残余波前像差重建ＰＳＦ作为初始估计参数， 经条件约束迭代半盲解卷积图像复原方法对图像 进行处理，可有效提高图像质量，以灰度平均梯 度、拉普拉斯梯度模、点锐度值作为定量评价标准 时，图像质量提高近一倍，可获得较满意视网膜图 像，于此同时，成功率也由３８％提高至７８％，成像 时间缩短为原来的１／７，较大地提升了原有系统 的适用范围。 参考文献： ［１］　ＡＬＦＲＥＤＯ　Ｄ，ＹＵＳＵＦＵ　Ｓ．Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ａｆｏｃａｌ　ｂｒｏａｄ－ ｂａｎｄ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ［Ｊ］．Ｂｉ－ ｏｍｅｎｉｃａｌ　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｅｘｐｒｅｓｓ，２０１１，２（６）：１７５７－１７６８． ［２］　ＹＡＮＧ　Ｓ　Ｙ，ＥＲＲＹ　Ｇ，ＮＥＭＥＴＨ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．．Ｉｍａｇｅ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｉｍ－ ａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｃ］．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ～Ｂａｓｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｌｏｓ　Ａｌａｍｉｔｏｓ，ＣＡ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ， ２００４：４７９－４８４． ［３］　姜宝光，穆全全，曹召良，等．液晶空间光调制器对 真实人眼畸变波前的校正［Ｊ］．光学 精密工程， ２００９，１７（１１）：２６５１－２６５６． ＪＩＡＮＧ　Ｂ　Ｇ，ＭＵ　Ｑ　Ｑ，ＣＡＯ　ＺＨ　Ｌ，ｅｔ　ａｌ．．Ｃｏｒｒｅｃ－ ｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｙｅｓ　ｂｙ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．Ｏｐｔ．Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇ．，２００９，１７ （１１）：２６５１－２６５６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］　程少园，曹召良，胡立发，等．离轴反射式人眼视网 膜成像自适应光学系统设计［Ｊ］．光学 精密工程， ２０１０，１８（３）：６０９－６１５． ＣＨＥＮＧ　ＳＨ　Ｙ，ＣＡＯ　ＺＨ　Ｌ，ＨＵ　Ｌ　Ｆ，ｅｔ　ａｌ．．Ｄｅ－ ｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｏｆｆ－ａｘｉｓ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌ［Ｊ］．Ｏｐｔ． Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇ．，２０１０，１８（３）：６０９－６１５．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］　卢婧，李昊，何毅，等．超分辨率活体人眼视网膜共 焦扫描成像系统［Ｊ］．物理学报，２０１１，６０（３）：２６６－ ２７５． ＬＵ　Ｊ，ＬＩ　Ｈ，ＨＥ　Ｙ，ｅｔ　ａｌ．．Ｓｕｐｅｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ－ ｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ　ｃｏｎｆｏｃａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｌａｓｅｒ　ｏｐｈｔｈａｌｍｏ－ ｓｃｏｐｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｐｈｙｓｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１１，６０（３）：２６６－ ２７５．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［６］　ＮＩＵ　Ｓ　Ｓ，ＳＨＥＮ　Ｊ　Ｘ，ＬＩＡＮＧ　Ｃ，ｅｔ　ａｌ．．Ｈｉｇｈ　ｒｅｓ－ ｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｍｉｃｒｏ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，２０１１，５０（２２）：４３６５－４３７５． ［７］　ＢＡＢＣＯＣＫ　Ｈ　Ｗ．Ｔｈｅ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ　ｓｅｅｉｎｇ［Ｊ］．Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｓｔｒｏ－ ｎｏｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｃｉｆｉｃ，１９５３，６５（３８６）：２２９－ ２３６． ［８］　ＬＡＷ　Ｎ　Ｆ，ＬＡＮＥ　Ｒ　Ｇ．Ｂｌｉｎｄ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ ｌｅａｓｔ　ｓｑｕａｒｅｓ　ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－ ｔｉｏｎ，１９９６，１２８：３４１－３５２． ［９］　ＴＩＡＮ　Ｙ，ＲＡＯ　Ｃ　Ｈ，ＲＡＯ　Ｘ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．．Ｈｙｂｒｉｄ　ｄｅ－ ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｃｓ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ　ｆｒｏｍ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２００８，２５（１）：１０５－１０７． ［１０］　钮赛赛，沈建新，梁春，等．人眼像差探测哈特曼波 前传感器的质心优化［Ｊ］．光学 精密工程，２０１１，１９ （１２）：３０１６－３０２４． ＮＩＵ　Ｓ　Ｓ，ＳＨＥＮ　Ｊ　Ｘ，ＬＩＡＮＧ　ＣＨ，ｅｔ　ａｌ．．Ｃｅｎ－ ｔｒｏｉｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ　ｗａｖｅ－ｆｒｏｎｔ ｓｅｎｓｏｒ　ｆｏｒ　ｈｕｍａｎ　ｅｙｅ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｏｐｔ．Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇ．，２０１１，１９（１２）：３０１６－３０２４． （ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１１］　ＴＨＩＢＯＳ　Ｌ　Ｎ，ＡＰＰＬＥＧＡＴＥ　Ａ．Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　ｒｅ－ ｐｏｒｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｅｙｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｓｕｒｇｅｒｙ，２００２，１８（５）：６５２－６６０． ［１２］　ＭＡＲＫ　Ｒ　Ｂ，ＡＧＧＥＬＯＳ　Ｋ　Ｋ．Ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｒｅｓ－ ｔｏｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｍａｇａｚｉｎｅ， １９９７，１４（２）：２４－４１． ［１３］　ＢＩＧＧＳ　Ｄ　Ｓ　Ｃ．Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　ｂｌｉｎｄ　ｄｅｃｏｎ－ ｖｏｌｕｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｎｅｗ　Ｚｅａｌａｎｄ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｕｃｋ－ ｌａｎｄ，１９９８． ［１４］　ＤＡＶＥＹ　Ｂ　Ｌ　Ｋ，ＬＡＮＥ　Ｒ　Ｇ，ＢＡＴＥＳ　Ｒ　Ｈ　Ｔ． Ｂｌｉｎｄ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｏｉｓｙ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｖａｌｕｅｄ　ｉｍａｇｅ ［Ｊ］．Ｏｐｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，１９８９，６９：３５３－３５６． ［１５］　李昊，卢婧，史国华，等．视网膜图像的解卷积方法 研究［Ｊ］．光电子·激光，２０１０，２１（１０）：１５７０－ １５７３． ＬＩ　Ｈ，ＬＵ　Ｊ，ＳＨＩ　Ｇ　Ｈ，ｅｔ　ａｌ．．Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ａｌ－ ｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｐｔｏｅ－ ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ·Ｌａｓｅｒ，２０１０，２１（１０）：１５７０－１５７３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１６］　王鸿南，钟文，汪静，等．图像清晰度评价方法研究 ［Ｊ］．中国图象图形学报，２００４，９（７）：８２８－８３１． ＷＡＮＧ　Ｈ　Ｎ，ＺＨＯＮＧ　Ｗ，ＷＡＮＧ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．．Ｒｅ－ ｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｍａｇｅ　ａｎｄ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ，２００４，９ （７）：８２８－８３１．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ） ０８３１ 　　　　　光学　精密工程　　　　　 第２０卷　 作者简介： 　梁　春（１９７７－），男，江苏南京人，博士 后，讲师，硕士生导师，２００５年、２００９年 于南京航空航天大学分别获得硕士、博 士学位，现为航空宇航制造科学专业博 士后，主要从事自适应光学及数字化医 疗装备方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｌｏｏｍｌｃ＠ ｓｉｎａ．ｃｏｍ 沈建新（１９６９－），男，江苏常熟人，教 授，博士生导师，１９９６年于浙江大学获 得硕士学位，２００３年于南京航空航天 大学获得博士学位，主要从事数字化设 计制造、数字化医疗装备技术、飞机柔 性装配技术等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｃａｄａｔｃ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ 钮赛赛（１９８４－），男，江苏启东人，博士 研究生，主要从事微型自适应光学成像 系统以及自适应光学图像后处理复原 等方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｓｓｙｃｉｔ＠１６３． ｃｏｍ ●下期预告 ＳｉＣ颗粒掺杂对激光直接成形Ａｌ２Ｏ３陶瓷裂纹 敏感性的影响 吴东江，杨　策，吴　楠，郭玉泉，马广义，郭东明 （大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连１１６０２４） 为改善激光直接成形Ａｌ２Ｏ３陶瓷过程中的裂纹问题，利用ＳｉＣ未熔颗粒的增韧原理，在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ 合金基底上进行添加ＳｉＣ颗粒的Ａｌ２Ｏ３同轴送粉激光直接成形实验，分析激光直接成形Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＣ复 相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素。利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、 显微组织和两相结合情况，并进行ＸＲＤ相分析。结果表明：激光直接成形Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＣ陶瓷中ＳｉＣ颗粒 可以起到抑制裂纹的作用，并可形成各成分结合良好，无明显化学反应，含有较完整ＳｉＣ未熔颗粒的复 相陶瓷材料。通过单因素实验发现ＳｉＣ质量分数ｆ、激光功率Ｐ、扫描速度ｖ和送粉率ｎ对裂纹敏感性 均有显著影响，采用工艺参数：ｆ＝１０％、Ｐ＝１８６Ｗ、ｖ＝３００ｍｍ／ｍｉｎ及ｎ＝１．７８ｇ／ｍｉｎ，成形了裂纹敏 感性低，无明显缺陷长×高×厚约为１７ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍ的薄壁件。 １８３１第６期 　　　梁　春，等：基于半盲解卷积复原的高分辨率视网膜成像系统