[發(fā)明專利]顯微視覺系統(tǒng)顯微景深數(shù)字化擴(kuò)展方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810622582.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN108955562B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王代華;王坎;高賢永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明公開一種基于計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)的顯微視覺系統(tǒng)的景深數(shù)字化擴(kuò)展方法及系統(tǒng)，其首先通過計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)獲得斷層掃描圖像，通過斷層掃描圖像結(jié)合精密定位系統(tǒng)的步長(zhǎng)獲取斷層掃描圖像對(duì)應(yīng)的三維斷層視場(chǎng)空間；其次，通過柵格化、數(shù)字化等技術(shù)重構(gòu)三維斷層空間數(shù)字化信息；最后，根據(jù)所有獲取的斷層空間的數(shù)字化信息以及斷層空間位置信息獲取景深擴(kuò)展的數(shù)字化顯微視場(chǎng)空間，實(shí)現(xiàn)景深擴(kuò)展。本發(fā)明克服了高分辨和大景深的矛盾，突破了顯微視覺系統(tǒng)的小景深使得超景深空間信息無法準(zhǔn)確獲取的限制，并將超大景深的微裝配系統(tǒng)的顯微視場(chǎng)空間信息采用數(shù)字化的信息表示出來，形象直觀的表征了超景深顯微視場(chǎng)空間的三維物體信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能制造領(lǐng)域和科學(xué)研究領(lǐng)域，具體服務(wù)于微裝配和微操作領(lǐng)域，具體涉及顯微視覺技術(shù)，尤其涉及顯微視場(chǎng)空間下包含跨尺度物體的觀測(cè)與操作。

背景技術(shù)

顯微視覺系統(tǒng)是觀測(cè)微小零件、微小物體、細(xì)胞的關(guān)鍵設(shè)備。為了能夠清楚觀測(cè)到不同尺寸物體的全局形貌信息，則需要根據(jù)不同物體尺寸調(diào)整顯微視覺系統(tǒng)的景深，這增加了操作難度也降低了顯微視覺系統(tǒng)的觀測(cè)精度。在高分辨率、高放大倍數(shù)下顯微視覺系統(tǒng)能夠看清微小物體，但分辨率與景深成反比關(guān)系是其本身固有的特性，使得其不能觀測(cè)到較大深度范圍內(nèi)的信息。因此，高分辨率與大景深的矛盾限制了顯微視覺系統(tǒng)的性能。在微裝配領(lǐng)域，針對(duì)不同尺度的物體或者零件裝配，采用顯微視覺系統(tǒng)無法在深度上獲得所有待裝配物體的全貌，其觀測(cè)一部分零件或者物體時(shí)，另一部分零件超出了顯微視覺系統(tǒng)的景深，而無法同時(shí)觀測(cè)，這會(huì)導(dǎo)致裝配或操作物體時(shí)無法為執(zhí)行其提供有效的控制信號(hào)，從而使得裝配或操作無法順利進(jìn)行。基于以上問題，需要研究一種顯微視覺系統(tǒng)的顯微景深擴(kuò)展的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)跨尺度多零件的觀測(cè)，由于顯微視覺系統(tǒng)存在高分辨率和大景深難以同時(shí)滿足的矛盾問題而導(dǎo)致觀測(cè)任務(wù)技術(shù)難度大、精度低以及無法進(jìn)行觀測(cè)等問題，提供一種基于計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)的顯微視覺系統(tǒng)的顯微景深數(shù)字化擴(kuò)展方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描的顯微視覺系統(tǒng)的景深數(shù)字化擴(kuò)展方法，其主要采用計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)利用顯微視覺系統(tǒng)對(duì)微裝配系統(tǒng)的顯微視場(chǎng)空間進(jìn)行掃描，獲取斷層掃描圖像；基于計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)的顯微景深擴(kuò)展方法利用計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)獲取的斷層掃描圖像序列結(jié)合精密定位系統(tǒng)的步長(zhǎng)重構(gòu)獲得對(duì)應(yīng)的三維斷層視場(chǎng)空間，并計(jì)算三維斷層視場(chǎng)空間數(shù)字化信息進(jìn)而獲取景深擴(kuò)展的數(shù)字化顯微視場(chǎng)空間，實(shí)現(xiàn)顯微景深數(shù)字化擴(kuò)展。具體步驟如下：

步驟1，采用計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)獲得斷層掃描圖像序列以及精密定位系統(tǒng)的位移量序列。

步驟2，根據(jù)獲得的斷層掃描圖像序列以及精密定位系統(tǒng)的步長(zhǎng)序列，重構(gòu)三維斷層視場(chǎng)空間，計(jì)算三維斷層空間數(shù)字化信息，得到景深擴(kuò)展的數(shù)字化顯微視場(chǎng)空間，實(shí)現(xiàn)顯微景深擴(kuò)展；步驟2具體包括：

2.1利用斷層掃描圖像序列以及精密定位系統(tǒng)步長(zhǎng)序列獲取對(duì)應(yīng)的三維斷層視場(chǎng)空間序列向量；

2.2去除三維斷層視場(chǎng)空間以外的信息；

2.3對(duì)三維斷層視場(chǎng)空間序列柵格化及柵格數(shù)值化，獲取三維斷層視場(chǎng)空間的數(shù)字化信息；

2.4根據(jù)三維斷層視場(chǎng)空間數(shù)字化信息，計(jì)算景深擴(kuò)展的數(shù)字化三維顯微視場(chǎng)空間S_e，實(shí)現(xiàn)顯微視場(chǎng)空間的顯微景深擴(kuò)展。

進(jìn)一步，步驟1中，獲取顯微視場(chǎng)空間的斷層掃描圖像，是利用計(jì)算機(jī)顯微視覺斷層掃描技術(shù)通過精密定位系統(tǒng)控制顯微視覺系統(tǒng)沿其光軸方向?qū)︼@微視覺空間進(jìn)行斷層掃描，獲取顯微視覺空間局部斷層空間的二維斷層圖像，具體內(nèi)容如下：