[發明專利]基于計算機顯微視覺切片掃描技術的顯微視覺系統的顯微視場數字化擴展方法及系統

有效

• 申請號: 201810622389.1
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108983702B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王代華;王坎
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/402
• 分類號: G05B19/402
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明公開一種基于計算顯微視覺切片掃描技術的顯微視覺系統的顯微視場數字化擴展方法，其首先通過精密定位系統控制顯微視覺系統在垂直光軸的平面沿定義坐標系的X、Y軸方向移動對焦平面位置的清晰成像的空間進行切片掃描，獲取焦平面位置清晰成像的空間的多個局部視場切片掃描圖圖像，并記錄精密定位系統的位移；然后利用二維切片掃描圖像結合顯微視覺系統的景深構建三維切片視場空間，并利用柵格化、柵格數值化技術對三維切片空間進行數字化獲取三維切片視場空間數字化信息；最后，利用三維切片視場空間的數字化信息重構顯微視覺系統擴展后的顯微視場數字化信息。該方法能同時得到高分辨率、大視場、數字化的微裝配系統的顯微視場空間信息。

技術領域

本發明屬于智能制造領域和科學研究領域，具體服務于微裝配和微操作領域，具體涉及顯微視覺觀測技術，尤其設計顯微視覺空間下包含多個同一尺度或者多尺度的超視場零件等。

背景技術

顯微視覺系統是觀測微小零件、微小物體、細胞的關鍵設備。為了能夠清楚觀測到不同尺寸物體的全局形貌信息，則需要根據不同物體尺寸調整顯微視覺系統的放大倍數來獲取相應的視場以及分辨率。這增加了操作難度也降低了顯微視覺系統的觀測精度。在高分辨率、高放大倍數下顯微視覺系統能夠看清微小物體，但放大倍數與視野大小成反比關系是其本身固有的特性，使得其不能觀測到較大視野范圍內的信息。因此，高分辨率與大視場的矛盾限制了顯微視覺系統的性能。在微裝配領域，針對不同尺度的物體或者零件裝配，采用顯微視覺系統無法在一個視場中獲得所有待裝配物體的完整信息，其觀測一部分零件或者物體時，另一部分零件超出了顯微視覺系統的視場范圍，而無法同時觀測，這會導致裝配或操作物體時無法為執行其提供有效的控制信號，從而使得裝配或操作無法順利進行。基于以上問題，提出一種計算機顯微視覺切片掃描技術及顯微視場空間的顯微視場擴展方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于計算機顯微視覺切片掃描技術的顯微視覺系統的顯微視場數字化擴展方法及系統，是針對顯微視覺系統存在高分辨率與大視場難以同時滿足的矛盾問題而導致觀測任務技術難度大，精度低、效率低甚至無法準確完成等問題提出的一種解決方案。

本發明的技術方案如下：

本發明提出的計算機顯微視覺切片掃描技術以及顯微視覺系統的顯微視場數字化擴展方法，其主要采用計算機顯微視覺切片掃描技術，利用精密定位系統控制顯微視覺系統對顯微視場空間進行切片掃描，獲取切片掃描圖像；并基于切片掃描圖像重構三維切片視場空間，柵格化以及柵格數值化獲取三維切片空間數字化信息，并在此基礎上計算擴展后的顯微視場空間數字化信息。

本發明的總體方法過程如下：

步驟1、采用計算機顯微視覺切片掃描技術獲得切片掃描圖像序列以及精密定位系統的位移量序列；

步驟2、基于計算機顯微視覺切片掃描獲取的切片掃描圖像結合顯微視覺系統的景深重構切片掃描圖像的三維切片視場空間；計算三維切片空間數字化信息，得到視場擴展的數字化顯微視場空間，實現顯微視場擴展；

步驟2.1、基于計算機顯微視覺切片掃描獲取的切片掃描圖像結合顯微視覺系統的景深重構切片掃描圖像的三維切片視場空間；

步驟2.2、去除三維切片視場空間以外的信息；

步驟2.3、三維切片視場空間柵格化以及柵格數值化，獲取三維切片視場空間數字化信息；

步驟2.4、根據三維切片視場空間數字化信息，計算顯微視場擴展三維顯微視場空間的數字化信息。