[發(fā)明專利]一種景深擴(kuò)展顯微成像三維重建裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010594981.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111624756A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭朝舜;于佳;歐陽(yáng)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B21/06
• 分類號(hào): G02B21/06;G02B21/18;G02B21/26;G02B21/24;G02B21/02;G02B21/00;G02B21/36
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種景深擴(kuò)展顯微成像三維重建裝置，其特征在于，包括：線結(jié)構(gòu)光單元：用于產(chǎn)生線結(jié)構(gòu)光，基于線結(jié)構(gòu)光對(duì)目標(biāo)物表面形貌進(jìn)行三維重建；顯微成像單元：用于顯微成像；分光單元：用于將線結(jié)構(gòu)光單元產(chǎn)生的線結(jié)構(gòu)光引入顯微成像單元，并將其分成透射光和反射光；電動(dòng)載物臺(tái)：用于放置、移動(dòng)目標(biāo)物；機(jī)械固件：用于固定、安裝；本發(fā)明也提供了一種顯微成像三維重建方法，具體包括：S1：相機(jī)標(biāo)定，通過標(biāo)定板對(duì)相機(jī)進(jìn)行坐標(biāo)直接標(biāo)定，建立世界坐標(biāo)與像素坐標(biāo)之間的映射關(guān)系；S2：采集三維信息，采集目標(biāo)物的三維信息；S3：三維重建，對(duì)采集到的三維信息進(jìn)行三維重建，得到目標(biāo)的三維形貌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯微成像領(lǐng)域，特別涉及一種景深擴(kuò)展顯微成像三維重建裝置與方法。

背景技術(shù)

在在微觀研究領(lǐng)域如材料表面重建、生命醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，顯微鏡作為一種必不可少的強(qiáng)有力工具，其通過光學(xué)系統(tǒng)的物理放大對(duì)微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察顯示，可以幫助研究人員從微觀形態(tài)上研究對(duì)象的特性，尤其是在顯微鏡誕生的幾個(gè)世紀(jì)里，生物醫(yī)學(xué)的每一項(xiàng)重大突破都與顯微鏡息息相關(guān)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和成像技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)顯微技術(shù)的發(fā)展從二維圖像進(jìn)入三維信息的獲取和重建，顯微三維重建技術(shù)作為圖像分析的重要研究分支，發(fā)展迅速應(yīng)用價(jià)值也不斷增加。

然而，顯微三維重建仍存在一定的問題，如下所示：

1、現(xiàn)有的顯微三維重建技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在高三維重建精度下，實(shí)時(shí)、高效、大量樣品的快速測(cè)量；

2、現(xiàn)有的顯微三維重建技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，存在景深的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大景深下，高放大倍率、高分辨率，從而影響了顯微探測(cè)的范圍；

3、現(xiàn)有的顯微三維重建技術(shù)，對(duì)探測(cè)儀器的要求較高，成本代價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明將基于線結(jié)構(gòu)光的三維重建技術(shù)引入顯微成像，在顯微鏡領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)微小物體的表面形貌三維重建與成像，并加入數(shù)字變焦透實(shí)現(xiàn)掃描式景深擴(kuò)展，并通過三維重建算法的改編以及相機(jī)標(biāo)定的方法實(shí)現(xiàn)高精度、實(shí)時(shí)高效的三維重建，基于以上，本發(fā)明提出一種基于線結(jié)構(gòu)光的顯微景深擴(kuò)展三維重建裝置與方法。

本發(fā)明一方面提供一種景深擴(kuò)展顯微成像三維重建裝置，具體包括

線結(jié)構(gòu)光單元：用于產(chǎn)生線結(jié)構(gòu)光，基于線結(jié)構(gòu)光對(duì)目標(biāo)物表面形貌進(jìn)行三維重建；

顯微成像單元：用于顯微成像；

分光單元：用于將線結(jié)構(gòu)光單元產(chǎn)生的線結(jié)構(gòu)光引入顯微成像單元，并將其分成透射光和反射光；

電動(dòng)載物臺(tái)：用于放置、移動(dòng)目標(biāo)物；

機(jī)械固件：用于固定、安裝。

進(jìn)一步地，所述線結(jié)構(gòu)光單元包括依次同軸連接的激光光源、光束擴(kuò)束準(zhǔn)直組件、可調(diào)線結(jié)構(gòu)光生成器、反射鏡組件。

進(jìn)一步地，所述顯微成像單元包括顯微物鏡組、數(shù)字變焦透鏡、圖像采集裝置。

進(jìn)一步地，所述激光光源輸出的波長(zhǎng)為380-780nm中的一種波長(zhǎng)。

進(jìn)一步地，所述光束擴(kuò)束準(zhǔn)直組件包括激光擴(kuò)束器、準(zhǔn)直器。

進(jìn)一步地，所述可調(diào)線結(jié)構(gòu)光生成器為0-6mm的可調(diào)節(jié)狹縫，用于產(chǎn)生不同寬度的線結(jié)構(gòu)光。

進(jìn)一步地，所述反射鏡組件包括反射鏡和固定架，改變線結(jié)構(gòu)光傳播方向進(jìn)入顯微成像單元。

進(jìn)一步地，所述顯微成像單元包括依次同軸連接的顯微物鏡組、數(shù)字變焦透鏡、連接管、圖像采集裝置。

進(jìn)一步地，所述顯微物鏡組為長(zhǎng)工作距物鏡，放大倍率為1倍-20倍。