[發(fā)明專利]多光譜5D光度立體視覺的超高清電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910273432.2
• 申請日: 2019-04-05
• 公開（公告）號: CN109917540A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒軼;安向昕;陳斌豪
• 申請（專利權(quán)）人: 舒軼
• 主分類號: G02B23/24
• 分類號: G02B23/24;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種圖像檢測領(lǐng)域的基于多光譜5D光度立體視覺的超高清電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括內(nèi)窺鏡前端龍骨、LED控制接口、USB數(shù)據(jù)接口、手持方向控制端、內(nèi)窺鏡鏡頭、紅色LED燈、綠色LED燈、藍色LED燈、白色LED燈，內(nèi)窺鏡前端龍骨的前端布置PCB板，內(nèi)窺鏡鏡頭放置在PCB板的中間孔，六個LED燈分別以紅、白、綠、白、藍、白的順序順時針排列在PCB板上。本發(fā)明采用國內(nèi)獨創(chuàng)的5D(三維+實時動態(tài)+多光譜)光度立體視覺技術(shù)，獲取不同光照方向及色彩通道下的對應(yīng)圖片，通過算法復現(xiàn)像素記錄值與物體表面法向量之間的關(guān)系，恢復各通道法向量場，在此基礎(chǔ)上重構(gòu)觀測對象表面法向量，實現(xiàn)微米級精細度的全三維形貌重構(gòu)與評定，從而實現(xiàn)超高清晰度的內(nèi)部檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種圖像檢測領(lǐng)域的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，特別是一種采用5D(三維+實時動態(tài)+多光譜)光度立體視覺技術(shù)的多光譜5D光度立體視覺的超高清電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)檢測中，雖然彩色視頻內(nèi)窺鏡已經(jīng)能夠?qū)ぜz測表面進行大視場的檢查，但是它依然存在許多重要紋理檢查不出來或者存在模擬兩可狀態(tài)的問題，導致檢測的正確診斷率偏低。實際操作上表明，許多重要的紋理特征都會展現(xiàn)出它特有的三維表面形貌。對于一些紋理來說，在內(nèi)窺鏡視場中它的三維形貌的展示比顯色更加明顯，然而在傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡相機中，主要依靠染色來恢復深度，實現(xiàn)檢測。我們希望采用光度立體視覺技術(shù)，對傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡進行微小修改，使新內(nèi)窺鏡系統(tǒng)能夠同時獲得基于染色的傳統(tǒng)圖像信息和重建的場景三維幾何信息，來大大提高細節(jié)紋理的檢測能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)還原三維場景信息的成像質(zhì)量受限、無法提供微觀全三維形貌重構(gòu)且提供信息單一的不足，本發(fā)明提供了一種多光譜5D光度立體視覺的超高清電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括內(nèi)窺鏡前端龍骨、龍骨引線、LED控制接口、USB數(shù)據(jù)接口、手持方向控制端、內(nèi)窺鏡鏡頭、紅色LED燈、綠色LED燈、藍色LED燈、白色LED燈、LED引線，龍骨引線的前端與內(nèi)窺鏡前端龍骨相連接，龍骨引線的后端與LED控制接口、USB數(shù)據(jù)接口、手持方向控制端相連接；內(nèi)窺鏡前端龍骨的前端布置PCB板，PCB板為環(huán)形，內(nèi)窺鏡鏡頭放置在PCB板的中間孔；紅色LED燈為一個，藍色LED燈為一個，綠色LED燈為一個，白色LED燈為三個，六個LED燈分別以紅、白、綠、白、藍、白的順序順時針排列在PCB板上；PCB板背面通過LED引線引出，和鏡頭引線一起進行包繞后通過龍骨引線引出；六條LED引線通過LED控制接口引出，連接后端控制部分電路板；內(nèi)窺鏡鏡頭引線通過USB數(shù)據(jù)接口引出，插入電腦從而進行鏡頭相關(guān)參數(shù)的控制；機械部分通過手持方向控制端進行鐵絲牽引。

在本發(fā)明的中，六條LED引線通過LED控制接口引出，連接后端控制部分電路板，從而控制燈的亮暗。內(nèi)窺鏡鏡頭引線通過USB數(shù)據(jù)接口引出，插入電腦從而進行鏡頭相關(guān)參數(shù)的控制，例如曝光時間、白平衡等，從而獲得高品質(zhì)的圖像。機械部分通過手持方向控制端進行鐵絲牽引，從而控制內(nèi)窺鏡前端龍骨部分進行轉(zhuǎn)向，拍攝不同角度的圖像進行還原。

六盞燈對稱排布，從而保證改變紅色LED燈、綠色LED燈、藍色LED燈光源的主光軸基本相同。PCB板為環(huán)形，中間孔放置內(nèi)窺鏡鏡頭。LED燈為內(nèi)窺鏡鏡頭提供近場光源。其中，白色LED燈為普通光源，進行基礎(chǔ)的內(nèi)窺鏡成像；紅色LED燈、綠色LED燈、藍色LED燈提供不同波長光源，每個單獨照射，從而完成不同波長下成像，實現(xiàn)多光譜成像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果為采用國內(nèi)獨創(chuàng)的5D(三維+實時動態(tài)+多光譜)光度立體視覺技術(shù)，獲取不同光照方向及色彩通道下的對應(yīng)圖片，通過算法復現(xiàn)像素記錄值與物體表面法向量之間的關(guān)系，恢復各通道法向量場，在此基礎(chǔ)上重構(gòu)觀測對象表面法向量，實現(xiàn)微米級精細度的全三維形貌重構(gòu)與評定，從而恢復所有表面信息，實現(xiàn)超高清晰度的內(nèi)部檢測。大幅提升電子顯微鏡最大的優(yōu)勢——高分辨率，同時通過光度立體視覺測量方法，建立非線性光反射模型，實現(xiàn)對復雜組織液環(huán)境表面的微秒級超高速三維形貌檢測，從而做到微秒級滯后的零滯后實時動態(tài)檢測。