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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：本发明涉及一种显微深度聚焦测量中镜头光轴与纵向运动轴夹角的校正方法，包含显微视觉系统、平面标定板、阶梯状三维标定物的光轴校正装置，首先通过平面标定板多聚焦图像序列的采集与分析对载物台进行初校正。然后基于多个模块对三维标定物阶梯分界线处不同平面的两图像进行采集与分析，通过检测两图像中阶梯分界线的相对偏移实现显微镜光轴的校正。本发明可以有效减小显微视觉系统采集得到多聚焦图像序列的偏移误差，提高深度聚焦三维重建的精度。

主权项：1.显微深度聚焦测量中镜头光轴与纵向运动轴夹角的校正方法，特征在于：该校正方法所用系统包括光轴校正装置：显微视觉系统，平面标定板以及阶梯状三维标定物；首先通过平面标定板多聚焦图像序列的采集与分析对载物台进行初校正，然后通过图像采集模块、图像处理模块、偏移检测模块、光轴校正模块多个模块的循环实现对显微镜光轴的校正；图像采集模块中，将阶梯状三维标定物置于载物台上并将阶梯状三维标定物进行摆正，使其阶梯分界线与x轴或y轴方向平行，并控制载物台移动使阶梯状三维标定物的阶梯分界线移至显微镜视野范围内；将阶梯状三维标定物的下平面定义为第一层面，上平面定义为第二层面；控制显微镜z轴上下移动分别采集阶梯状三维标定物的第一层面清晰图像与第二层面清晰图像；图像处理模块中包括如下步骤：设输入图像大小为m×n，当阶梯状三维标定物分界线与x轴平行时；步骤一：取一大小为d×n的区域块由图像初始位置以y轴方向每次步进1像素对图像进行遍历，得到m-d个横向区域块Pi，i＝1,2....,m-d；步骤二：对每个区域块进行基于小波变换的清晰度评价，得到每个区域块的清晰度值Ri，i＝1,2....m-d；步骤三：计算邻近区域块的清晰度比值Rati＝RiRi+d，得到清晰度比值数组{Rat1,Rat2.....Ratm-2d}；对比R1与Rm-d的大小，若R1Rm-d，通过极值搜寻函数寻找比值数组中的最大值Rate；若R1Rm-d，则寻找比值数组中的最小值Rate，输出所述最大值和最小值在比值数组中的位置e；则定位得到阶梯分界线的纵坐标位置为Y＝e+d；当阶梯状三维标定物分界线与y轴平行时；步骤一：取一大小为m×d的区域块由图像初始位置以x轴方向每次步进1像素对图像进行遍历，得到n-d个横向区域块Pi，i＝1,2....,n-d；步骤二：对每个区域块进行基于小波变换的清晰度评价，得到每个区域块的清晰度值Ri，i＝1,2....n-d；步骤三：计算邻近区域块的清晰度比值Rati＝RiRi+d，得到清晰度比值数组{Rat1,Rat2.....Ratn-2d}；对比R1与Rn-d的大小，若R1Rn-d，通过极值搜寻函数寻找比值数组中的最大值Rate；若R1Rn-d，则寻找比值数组中的最小值Rate，输出所述最大值和最小值在比值数组中的位置e；则定位得到阶梯分界线的纵坐标位置为X＝e+d；由以上步骤分别定位到第一层面、第二层面聚焦图像的阶梯分界线的纵坐标位置为Y1、Y2，横坐标位置为X1、X2；将坐标数据输入至偏移检测模块S3；偏移检测模块中，图像中单位像素所代表的真实距离为pixel_k，由此计算得到当阶梯状三维标定物阶梯分界线与y轴平行时两图像阶梯分界线在x轴方向相对偏移距离为vx＝pixel_k*X1-X2，当阶梯状三维标定物阶梯分界线与x轴平行时两图像阶梯分界线在y轴方向相对偏移距离为vy＝pixel_k*Y1-Y2；判断vx或vy是否超过pixel_k，若超过则将偏移距离参数输入至光轴校正模块S4，若不超过则表示完成显微镜光轴的校正；光轴校正模块中，由显微镜的移动距离h以及两图像阶梯分界线的相对距离计算显微镜光轴偏移角；显微镜光轴在x_z平面的偏移角β1＝arctanvxh，显微镜光轴在y_z平面的偏移角β2＝arctanvyh；计算得到偏移角后通过x_z平面电控旋转台A3、y_z平面电控旋转台A2对显微镜A4进行旋转校正；并同时通过x_z平面电控倾斜台A7、y_z平面电控倾斜台A6对载物台A5进行同步旋转校正使其始终与显微镜光轴保持垂直状态；校正完成后返回至图像采集模块S1。

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百度查询： 北京工业大学 显微深度聚焦测量中镜头光轴与纵向运动轴夹角的校正方法