【技术实现步骤摘要】
一种基于动态视觉传感器的动态三维特征跟踪检测系统及方法
[0001]本专利技术涉及计算机视觉动态特征检测领域,具体涉及一种基于动态视觉传感器的动态三维特征跟踪检测系统及方法。
技术介绍
[0002]三维特征的检测跟踪在工件检测与活体细胞或组织的观测中都具有十分重要的用途。
[0003]工件的显微缺陷检测是很重要的应用领域,例如玻璃内部隐裂定位,胶体内部气泡定位检测等。目前的玻璃内部缺陷检测技术基本原理是通过单侧照明,另一侧使用CCD/CMOS接收图像并进行图像处理,实现与光轴垂直方向的缺陷定位。目前还有超声波成像技术可实现对工件内部缺陷的三维定位。
[0004]活体细胞或组织的动态三维特征检测跟踪可以更好地展现细胞的流动、相互作用,其在研究各种生理现象中发挥着重要作用。目前,对于活体细胞进行四维(空间三维+时间一维)观测的主要设备有旋转盘共聚焦显微镜、高速双光子显微镜,光片显微镜等。共聚焦显微镜单次只能成像二维显微平面上的一个点,通过多次扫描实现一个二维平面的成像或者三维成像。旋转盘共聚焦显微镜引入了Nipkow转盘,相比于传统共聚焦显微镜可以实现多点同步扫描。高速双光子显微镜的四维特征跟踪也依赖于扫描的方式实现。光片显微镜通过侧向的光片照亮聚焦平面,通过光片轴向移动实现三维成像。
[0005]工件检测中,单侧照明,另一侧通过图像传感器接收图像并处理的方法难以实现工件缺陷具体深度的定位,即只能得到缺陷的二维分布。超声波成像技术可实现工件缺陷的三维定位,但设备成本与三维信息的解算难度都有所提升。 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动态视觉传感器的动态三维特征跟踪检测系统,其特征在于,包括:探测扫描模块,包括第一光路和第二光路;第一光路的光轴与第二光路的光轴相互正交;第一光路包括依次设置在第一光路光轴上的照明光源(3)、第一透镜(2)以及半透半反镜(4);第二光路包括自上而下设置在第二光路光轴上的动态视觉传感器(1)、第二透镜(11)、所述半透半反镜(4)、小景深显微物镜(5)以及载物台(6);所述半透半反镜(4)设置在第一光路光轴与第二光路光轴相交处且半透半反镜(4)与第一光路光轴和第二光路光轴的夹角均为45
°
;从照明光源(3)水平方向发射的出光源光线(8)通过第一透镜(2)以45
°
的入射角照射到半透半反镜(4)上;半透半反镜(4)将光源光线(8)反射到下方的小景深显微物镜(5),光源光线(8)透过小景深显微物镜(5)照射到设置在载物台(6)上的被测样品;光源光线(8)照射到被测样品上后反射回探测光线(12),反射回的探测光线(12)依次透过小景深显微物镜(5)、半透半反镜(4)和第二透镜(11)后照射到动态视觉传感器(1)上;数据处理模块;用于接收动态视觉传感器(1)传输的光强变化信息并对光强变化信息进行处理分析,得到动态三维特征跟踪检测的结果。2.根据权利要求1所述的动态三维特征跟踪检测系统,其特征在于,还包括设置在第一光路上的偏振片(9)以及设置在第二光路上的检偏器(10);所述偏振片(9)设置在第一透镜(2)和半透半反镜(4)之间,所述检偏器(10)设置在第二透镜(11)和半透半反镜(4)之间。3.一种基于权利要求1所述动态三维特征跟踪检测系统的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:通过探测扫描模块对被测样品进行扫描,探测扫描模块的动态视觉传感器检测像素光强的变化,并将光强的变化转化为光强变化信息传递给数据处理模块;数据处理模块根据光强变化的不同将光强变化信息标注为正事件和负事件,并按照事件发生的像素坐标和发生的时间点有序排列为原始事件数据;S2:统计整个扫描过程动态视觉传感器中每个像素产生的事件,移除事件数据中所有在热像素位置产生的事件;S3:在一段时间Δt中,将Δt内的正事件与负事件分别累积成正负事件帧或时间表面;S4:运用乘积、交叉熵方法评价正负事件帧或正负时间表面的相关性,相关性越高,则代表被测样品越接近准焦位置;将正负事件帧或正负时间表面相关性值作为图像值,得到特征图像;S5:将特征图像按照时间顺序排列起来,将所有正负事件帧或正负时间表面相关性值为0的位置舍去,得到特征点云;对得到的特征点云使用半径滤波方法进行滤波降噪,得到有效特征;S6:对经滤波降噪后得到有效特征的特征点云进行DBSCAN聚类分割,得到不同特征与对应时间点,通过时间点与移动位置的对应关系,结合成像规律得到位置信息;S7:多次扫描需追踪物体准焦位置附近,重复步骤S1到步骤S6的操作,在静态条件下,提高三维特征定位精度;在动态条件下,获取追踪物体动态三维特征信息。4.根据权利要求3所述动态三维特征跟踪检测系统的检测方法,其特征在于,所述步骤S1中测扫描模块对被测样品进行扫描具体包括以下步骤:S1.1:将被测样品设置在载物台(6)上,并通过驱动电机带动载物台(6)在竖直方向上进行上下移动;
S1.2:打开照明光源(3),照明光源(3)发射出的光源光线(8)通过第一透镜(2)照射到半透半反镜(4)上;S1.3:照射到半透半反镜(4)上的光源光线(8)被反射到小景深显微物镜(5)上,并穿透小景深显微物镜(5)照射到被测样品上;S1.4:光源光线(8)照射到被测样品上后反射回探测光线(12),反射回的探测光线(12)依次透过小景深显微物镜(5)、半透半反镜(4)和第二透镜(11)后照射到动态视觉传感器(1)上;S1.5:动态视觉传感器(1)检测到探测光线(12)入射到动态视觉传感器表面光强的变化,并将光强的变化转化为光强变化信息传递给数据处理模块。5.根据权利要求3所述动态三维特征跟踪检测系统的检测方法,其特征在于,步骤S1中,当像素的对数亮度变化超过设定阈值时,动态视觉传感器就能以微秒级的分辨率记录下这一变化,这一变化信息称为事件;若变亮则该事件为正事件,变暗则为负事件。6.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪凯巍,马雨沁,鲍宇涵,
申请(专利权)人:浙江大学嘉兴研究院,
类型:发明
国别省市:
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