[發明專利]三維微觀形貌斜掃描方法及裝置

有效

• 申請號: 200810046840.6
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101226052A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 呂植勇;嚴新平;彭雅芳
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及三維掃描，尤其是涉及一種三維微觀形貌斜掃描方法及裝置。

背景技術

目前，采用焦平面原理可以解決微觀細胞的三維圖像處理和重構，利用熒光顯微鏡采用解卷積和盲解卷積的方法處理生物細胞的熒光的三維圖像，提高圖像的分辨率[2]，利用該原理設計設計了專利“ZL?2005200967777.9(公告號CN2804794)”和“200510018921.1(公開號CN1715987)”，這些能夠以二維平面圖像序列和一維高度數據的形式記錄三維表面信息，通過對這些信息重構可以得到直觀的三維表面信息，然后再利用三維表面的圖像拼接方法，得到顯微鏡下全景深三維圖像形貌。但是，這些方法采用對一個對象進行縱向垂直掃描，得到僅僅是一個區域的三維圖像，在掃描的過程中，不能進行橫向移動，如果希望得到更大的三維圖像，需要重新移動一個地方，重新縱向垂直掃描，然后再進行拼接得到更大的三維圖像，此過程中，大部分時間是對不聚焦的表面進行掃描，浪費時間，效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種三維微觀形貌斜掃描方法及裝置，以便能夠對微觀三維形貌和新貌紋理實現連續掃描，通過斜掃描得到三維圖像的縱向信息和橫向信息，通過圖像的橫向分量信息可以分析，并通過計算機控制三個步進電機調整聚焦物體位置，保證在掃描的過程中始終聚焦觀察對象，再通過圖像處理得到比較大的尺度的三維形貌圖。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的三維微觀形貌斜掃描方法，具體是：放置在顯微鏡的載物楔形臺上的樣品，其微觀形貌圖像經顯微鏡在攝像頭成像后，由圖像采集卡輸送到圖像處理計算機分析該微觀形貌圖像中的焦平面范圍所在的位置，然后通過計算機控制X、Y和Z軸步進電機或伺服電機驅動載物平臺沿著載物楔形臺移動，在載物楔形臺移動過程中，由位移記錄儀將載物平臺的移動信號傳輸到計算機中，得到載物平臺的三維坐標的值，并將該坐標的值與采集微觀形貌圖像序列號建立一一對應關系；并通過計算機利用聚焦評價函數對每幅圖像聚焦區域進行劃分，每幅圖像的聚焦區域作為該圖像三維定位坐標的高層區域的范圍，每幅聚焦區域范圍內圖像紋理構成整個重構大尺度圖像紋理；非聚焦區域范圍內圖像紋理去掉，不構成整個重構大尺度圖像紋理；然后將每幅聚焦范圍的高層信息和圖像紋理集成到整個重構大尺度高層圖和圖像紋理，使焦平面中每個像素顏色值與空間坐標值重新建立一一對應關系進行重構，得到一個更大范圍的三維微觀形貌。

本發明提供的實現上述三維微觀形貌斜掃描方法的掃描裝置，包括計算機、顯微鏡和設置在顯微鏡上的攝像頭，其中：顯微鏡的載物平臺由計算機控制的X、Y和Z軸步進電機或伺服電機驅動，該平臺裝有載物楔形臺；計算機的數據輸入接口經圖像采集卡與攝像頭的數據輸出端相連接。

本發明與現有技術相比具有以下的主要優點：斜焦平面掃描方法利用伺服電機對載物平臺的三維表面進行連續掃描，不需要采用避免了傳統的方法將整個圖像分割為多個區域，然后將每個區域進行逐層掃描，然后將每層的焦平面范圍的圖像和高層進行合成獲取一個區域三維圖像，最后將各區域的圖像進行再次拼接為大尺度的圖像；而是直接對聚焦范圍物體表面進行連續一條一條的三維掃描，通過數處理和重構獲取三維表面的紋理和高層圖像，避免了在不聚焦的區域做無用的工作，減少掃描時間，提高了掃描速度和效率。

附圖說明

圖1為本發明三維微觀形貌斜平臺掃描裝置結構示意圖。

圖2為本發明焦平面成像與觀察對象光路圖。

圖3為測量處理流程圖。

圖4為斜焦平面波掃描原理圖。

圖5為焦平面觸碰上警戒線偏移過程。

圖6為焦平面在正常焦平面區域不處理。

圖7為焦平面觸碰下警戒線偏移過程。

圖8為相鄰兩幀焦平面圖像拼接重構。

圖9為圖像回廊拼接方法。

圖10為圖像之字拼接方法。

圖11為圖像回頭重復掃描拼接方法。

圖12為斜載物平臺設計方案。