用于调整图像限制框的方法技术

本发明专利技术涉及一种光学观察系统和用于使目镜图像与光学观察系统的摄像机图像相互协调适配的方法，光学观察系统允许用眼睛观察光学图像和用摄像机进行光学图像的图像拍摄。光学观察系统包括光学设备、带有视场光阑的目镜、分光器和带有图像拍摄平面的摄像机。根据本发明专利技术的方法如下进行：

【技术实现步骤摘要】
用于调整图像限制框的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于使目镜图像与摄像机的摄像机图像相互协调适配的方法，摄像机是光学观察系统的组成部分，光学观察系统既允许用眼睛视觉地观察光学图像也允许借助摄像机进行光学图像的图像拍摄。光学观察通过目镜进行，而一部分光线借助分光器反射至摄像机，以便在用眼睛进行视觉观察期间也拍摄摄像机图像、例如静止图像或者视频。光学观察系统例如是显微镜、内窥镜、望远镜或者类似系统。本专利技术也涉及一种摄像机系统。

技术介绍

[0002]设计用于视觉观察的光学设备、如显微镜、内窥镜、相机取景器和望远镜通常与具有分光器的摄像机共同使用，由此能够同时进行视觉观察和视频观察。摄像机图像为此应该尽可能地这样设置，使得视觉的目镜图像与摄像机的视频图像相互匹配。由于机械公差和在摄像机与目镜处的放大，摄像机图像和目镜图像通常没有被足够处于中心地彼此机械定向并且目镜的视场的精确尺寸并不总是已知的。相应的校核是耗费的并且要求对于校准光学设备的经验。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，实现一种用于彼此匹配地设置视觉的目镜图像与摄像机的视频图像的简单可行性。
[0004]按本专利技术为此建议一种用于使目镜图像与摄像机的摄像机图像相互协调适配的方法，摄像机是光学观察系统的组成部分，光学观察系统既允许用眼睛观察光学图像也允许用摄像机进行光学图像的图像拍摄。光学观察系统例如是显微镜、内窥镜、望远镜或者类似系统。
[0005]光学观察系统包括：
[0006]‑
光学设备、如显微镜、望远镜或者类似设备，
[0007]‑
用于借助眼睛直接地视觉观察光学图像的目镜，其中，目镜具有视场光阑，
[0008]‑
分光器和
[0009]‑
具有图像拍摄平面的摄像机。
[0010]分光器、目镜和摄像机布置为，使得由光学设备提供的光学图像能够同时通过目镜用眼睛进行视觉观察并且用摄像机进行拍摄。分光器具有两个部分反射面，其中所述部分反射面中的第一部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成45
°
角地延伸，并且所述部分反射面中的第二部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成90
°
角地延伸。
[0011]按照所述方法，如下地根据目镜图像调整用于摄像机的摄像机图像的图像限制框(Bildmaske)：
[0012]‑
目镜从其背离光学设备的一侧被照明并且使光线穿过目镜到达分光器，从而使
光线从第一部分反射面被部分反射至第二部分反射面，并且从第二部分反射面进一步地被部分反射至摄像机，结果使得摄像机检测到目镜的视场光阑的影像作为图像拍摄平面上的光斑，
[0013]‑
确定图像拍摄平面上的光斑的中点的位置并且
[0014]‑
根据图像拍摄平面上的光斑的中点的位置定向所述图像限制框。
[0015]按照本专利技术也建议一种摄像机系统，在所述摄像机系统中实施按照本专利技术的方法。
[0016]按照本专利技术的方法是快速的，可靠地防止错误操作的，并且当在摄像机系统中实施时，可以通过按下按钮就全自动地进行。为此不需要专门培训的人员。因为所述方法包含对摄像机物镜和视场光阑的几何测量，所以实现了良好的精度。
[0017]本专利技术包含的理念是，改变用于校准的目镜的用途并且如物镜那样地运行目镜。也就是倒转地、即向后地使用穿过目镜的光路。同样改变了分光器的用途，以便将目镜的视场光阑的回射(或者说反向反射)转向至摄像机的图像拍摄平面上以实现校准。
[0018]光学设备、例如显微镜的用于观察对象的光线入射被关闭或者减弱，但为此例如通过现有的室内照明装置照亮目镜。在校准时，也可以在目镜与光源之间布置光学漫射体。目镜的视场光阑的回射被作为摄像机图像检测到。形成视场光阑的影像的光斑在摄像机图像中的位置可以通过图像识别检测到。优选检测光斑、即视场光阑的影像的中点和直径。与摄像机系统连接的或者集成在摄像机系统中的图像处理装置随即可以根据图像限制框电子地调节待显示在监视器或者显示屏上的图像的图像位置和图像尺寸。
[0019]所述方法良好地适合在用于立体镜式的手术显微镜的摄像机系统中实施。在立体镜式的光学设备的情况下，校准两个图像限制框。
[0020]按照本专利技术也建议一种光学观察系统，所述光学观察系统具有带有目镜的光学设备、分光器、摄像机和图像处理装置。分光器、目镜和摄像机布置为，使得由光学设备提供的光学图像能够同时通过目镜用眼睛进行视觉观察并且用摄像机进行拍摄。分光器具有至少两个部分反射面，其中所述部分反射面中的第一部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成45
°
角地延伸，并且所述部分反射面中的第二部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成90
°
角地延伸。
[0021]所述图像处理装置配置用于，
[0022]‑
识别由摄像机的图像传感器拍摄的目镜的视场光阑的影像作为图像拍摄平面上的光斑，
[0023]‑
确定图像拍摄平面上的光斑的中点的位置并且
[0024]‑
根据图像拍摄平面上的光斑的中点的位置确定用于所述图像限制框的中点。
[0025]优选地，所述图像处理装置还配置用于，
[0026]‑
确定图像拍摄平面上的光斑的半径或者直径，并且
[0027]‑
根据图像拍摄平面上的光斑的中点的半径或者直径，确定用于图像限制框的半径或者直径。
[0028]进一步优选地，所述图像处理装置配置用于，根据图像限制框的位置和尺寸，遮掩(maskieren)并且缩放图像传感器上的影像的通过图像限制框定义的部分，并且生成用于监视器或者显示屏的相应的输出图像信号。
附图说明
[0029]现在根据实施例参照附图详细阐述本专利技术。在附图中：
[0030]图1示出具有所谓的无限远光学器件的显微镜的光路；
[0031]图2示意性地示出分光器在显微镜上的常见使用方式，其用于将图像反射到摄像机上；
[0032]图3示出光路的按照本专利技术地反转的使用方式；
[0033]图4示出具有所谓的无限远光学器件的显微镜的光路；
[0034]图5示出在视觉观察时在显微镜中通过目镜观察生物对象的例子；
[0035]图6示出与图5中的目镜观察对应的摄像机图像；
[0036]图7示出按照本专利技术通过摄像机得到的视场光阑的影像；
[0037]图8说明了电子图像限制框的位置的确定；
[0038]图9示出如何在通过之前步骤确定的图像限制框内读出被遮掩的传感器图像；
[0039]图10示出合成的显示屏视图；并且
[0040]图11以流程图的形式说明了按照本专利技术的方法。
具体实施方式
[0041]图1示出光学观察系统10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使目镜图像与作为光学观察系统的组成部分的摄像机的摄像机图像相互协调适配的方法，所述光学观察系统具有
‑
光学设备，
‑
具有视场光阑的、用于借助眼睛直接地视觉观察的目镜，
‑
分光器和
‑
具有图像拍摄平面的摄像机，其中，分光器、目镜和摄像机布置为，使得由光学设备提供的光学图像能够同时通过目镜用眼睛进行视觉观察并且用摄像机进行拍摄并且其中，分光器具有两个部分反射面，其中所述部分反射面中的第一部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成45
°
角地延伸，并且所述部分反射面中的第二部分反射面在以下平面中延伸，所述平面的面法线相对于摄像机的主轴成90
°
角地延伸，其特征在于，通过以下方式调整用于摄像机的摄像机图像的图像限制框：
‑
目镜从其背离光学设备的一侧被照明并且使光线穿过目镜到达分光器，从而使光线从第一部分反射面被部分反射至第二部分反射面，并且从第二部分反射面进一步地被部分反射至摄像机，结果使得摄像机检测到目镜的视场光阑的影像作为图像拍摄平面上的光斑，
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确定图像拍摄平面上的光斑的中点的位置并且
‑
根据图像拍摄平面上的光斑的中点的位置定向所述图像限制框。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，根据图像拍摄平面上的光斑的中点的位置定向所述图像限制框的过程包括将光斑的中点的位置在以下点处进行点镜像，在所述点处，摄像机的(光学)主轴与图像拍摄平面相交。3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了调整图像限制框，检测图像拍摄平面上的光斑的直径，并且在考虑所述图像拍摄平面上的光斑的直径的情况下调整图像限制框的直径。4.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将分光立方体用作分光器，并且第二部分反射面是分光立方体的外表面。5.一种光学观察系统，具有带有目镜(14)的光学设备(12)、分光器(22)、摄像机(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：H米勒，
申请(专利权)人：艾克松有限责任公司，
类型：发明
国别省市：