一种单摄显微立体成像装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种单摄显微立体成像装置与方法，涉及单摄成像和双目立体视觉的技术领域，显微单摄成像模块对待观测样品进行成像记录，通过多维度视差调节模块的调节，显微镜上放置的待观测样品绕垂直于显微镜光轴的方向进行水平翻转，产生不同的视差，待观测样品不同视差的子图像被图像采集设备记录后，传送至处理控制模块，处理控制模块根据所采集的图像，计算图像偏差量，反馈图像位姿信息，反作用于显微单摄成像模块与多维度视差调节模块，整个方案以显微镜为基础，既能进行适配性放大倍率的观测，同时又能完成目标待观测样品的成像，获得对微小结构物体的立体观测效果，兼顾了显微放大倍率和立体成像。了显微放大倍率和立体成像。了显微放大倍率和立体成像。

【技术实现步骤摘要】
一种单摄显微立体成像装置与方法


[0001]本专利技术涉及单摄成像和双目立体视觉的
，更具体地，涉及一种单摄显微立体成像装置与方法。

技术介绍

[0002]显微镜是将微小物体或精细结构放大至肉眼能见的仪器，是生物、化学、医学等领域中常用的实验设备之一。
[0003]现实世界中的物体均具有立体深度，人眼通过深度线索可以分析物体本身的立体形状、物体与物体之间的三维相互位置。体视显微镜，亦称实体显微镜，是能从不同角度观察目标，使双眼引起立体感觉的双目显微镜，体视显微镜可以协助用户观测目标的立体结构，如现有技术中公开了一种体视显微显示装置，首先进行体视显微镜双目显示图像数据的调取，对图像进行旋转、水平及亮度校准后，合成立体图像，但这种体视显微镜的放大倍率有限，无法对细胞等微米尺度的物体目标进行清晰成像，而传统正置、倒置等非体视显微镜虽然放大倍数高，可达细胞级别，但其光路结构仅能使用户看到物体在光路方向上的投影二维图像，却不能使用户获得物体的立体信息。

技术实现思路

[0004]为解决现有显微立体成像装置无法兼顾显微放大倍率和立体成像的问题，本专利技术提出一种单摄显微立体成像装置与方法，以显微镜为基础，能进行适配性放大倍率的观测，同时又能完成目标立体结构的成像，获得对微小结构物体的立体观测效果。
[0005]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种单摄显微立体成像装置，所述成像装置包括：
[0007]显微单摄成像模块，包括成像放大倍率可调节的显微镜及图像采集设备，所述图像采集设备设置于显微镜上方，图像采集设备通过显微镜采集待观测样品的微观图像；
[0008]多维度视差调节模块，将显微镜上放置的待观测样品绕垂直显微镜光轴的方向进行水平翻转，产生不同的水平视差，供图像采集设备采集记录对应视角下的待观测样品的图像。
[0009]处理控制模块，分别与显微单摄成像模块的图像采集设备、多维度视差调节模块连接，用于接收图像采集设备采集的不同视差下待观测样品的图像，计算图像偏差量并反馈图像位移信息，控制图像采集设备旋转矫正配合消除垂直视差，图像采集设备再次采集待观测样品的图像；并且根据不同视差下待观测样品的图像，挑选出最优水平视差的图像合成为立体图像。
[0010]在本技术方案中，将所需观测的微小尺寸待观测样品放置于显微镜上，显微单摄成像模块对待观测样品进行成像记录，通过多维度视差调节模块的调节，显微镜上放置的待观测样品绕垂直显微镜光轴的平面进行水平翻转，产生不同的视差，待观测样品不同视差的子图像被图像采集设备记录后，传送至处理控制模块，处理控制模块根据所采集的图
像，计算图像偏差量，并反馈图像位姿信息。根据位姿信息，处理控制模块调整多维度视差调节模块消除垂直视差后，连续调整水平视差记录对应的图像并优选水平视差合适的立体子图像合成为立体图像对，最后传输至立体显示器进行立体影像的再现。整个方案以显微镜为基础，既能进行高放大倍率的观测，同时又能完成目标立体结构的成像，获得对微小结构物体的立体观测效果。
[0011]优选地，所述单摄显微立体成像装置还包括立体显示模块，所述立体显示模块连接处理控制模块，用于显示立体图像。
[0012]优选地，所述显微镜包括光源、水平底座、观测镜筒。其中，水平底座上安装有光源、联动支撑结构和多维度视差调节模块。多维度视差调节模块上设有旋转盘、旋转载物台三维校正结构和旋转载物台，可旋转载物台的一端可通过旋转盘、旋转载物台三维校正结构连接于载物装置支撑调节结构上，而待观测样品设置于可旋转载物台上。光源位于可旋转载物台的下方，观测镜筒位于可旋转载物台的上方，并设置于联动支撑结构上。观测镜筒面对可旋转载物台的一侧设有与待观测样品尺寸精细需求倍率匹配的物镜，图像采集设备设置于观测镜筒的上方，光源、观测镜筒及图像采集设备均设置至光轴重合状态，并与可旋转载物台的旋转轴心垂直相交。
[0013]在此，载物装置支撑调节结构可以调节可旋转载物台的高度，从而实现显微镜的对焦。
[0014]优选地，以待观测样品为坐标原点，建立系统三维直角坐标系XYZ，所述多维度视差调节模块包括旋转载物台、步进电机、旋转盘、旋转载物台三维校正结构及旋转载物台二维标定调节结构，所述步进电机设置于载物装置支撑调节结构上，步进电机输出端连接旋转盘的侧面，驱动旋转盘转动，所述旋转盘的盘面连接旋转载物台三维校正结构，所述旋转载物台三维校正结构设置于旋转盘的一侧、可旋转载物台的下方，旋转载物台三维校正结构调整可旋转载物台初始位置水平面的俯仰、偏转和Y轴高度，旋转盘用于旋转载物台三维校正结构的水平翻转，带动可旋转载物台，实现待观测样品的结构偏转，为待观测样品的图像画面提供画面视差量；所述旋转载物台二维标定调节结构设置于可旋转载物台上并与之固定连接，为中空透光结构，用于调节待观测样品所在载玻片的X轴和Y轴位置，以寻找待观测样品目标，并将待观测样品调整至光轴与旋转轴的交点位置。
[0015]优选地，待观测样品结构偏转时，偏转角度起始范围为
‑
m
°
～+m
°
，即从
‑
m
°
的位置旋转至m
°
的位置，或为+m
°
～
‑
m
°
，即从+m
°
的位置旋转至
‑
m
°
。
[0016]优选地，待观测样品结构偏转的状态包括归零状态、开始状态及暂停状态，归零状态表示将偏转位置设置于0
°
，可旋转载物台转到
‑
m
°
的位置，随后步进到+m
°
位置，每步进n
°
，图像采集设备采集一张图像，共保存2m/n张图像，偏转过程中的偏转位置角度为：
‑
m+n
°
、
‑
m+2n
°
、
……
、0
°
、n
°
、
……
、+m
°
。
[0017]优选地，所述旋转载物台二维标定调节结构上搭载有载玻片的压片夹，压片夹下固定有分辨率标定载玻片，所述的分辨率标定载玻片为透明且标有网格刻度线的标定靶，用于显微单摄成像模块的初始位置校准。
[0018]优选地，所述图像采集设备包括相机本体和相机旋转调节结构，所述相机旋转调节结构的一端与相机本体连接，另一端与处理控制模块连接，所述相机本体的靶面为矩形，处理控制模块通过控制相机旋转调节结构，带动相机本体采集图像画面的长轴与可旋转载
物台旋转的X轴方向保持一致。
[0019]优选地，所述处理控制模块加载有特征点识别算法，基于特征点识别算法计算待观测样品的图像在视差产生过程中待观测样品的位移方向，并反馈图像位移信息，计算图像画面旋转偏移量，作为相机偏转校正指令传输至相机旋转调节结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单摄显微立体成像装置，其特征在于，所述成像装置包括：显微单摄成像模块，包括成像放大倍率可调节的显微镜及图像采集设备，所述图像采集设备设置于显微镜上方，图像采集设备通过显微镜采集待观测样品的微观图像；多维度视差调节模块，将显微镜上放置的待观测样品绕垂直于显微镜光轴的方向进行水平翻转，产生不同的水平视差，供图像采集设备采集记录对应视角下的待观测样品的图像；处理控制模块，分别与显微单摄成像模块的图像采集设备、多维度视差调节模块连接，用于接收图像采集设备采集的不同视差下待观测样品的图像，计算图像偏差量并反馈图像位移信息，控制图像采集设备旋转矫正配合消除垂直视差，图像采集设备再次采集待观测样品的图像；并且根据不同视差下待观测样品的图像，挑选出最优水平视差的图像合成为立体图像。2.根据权利要求1所述的单摄显微立体成像装置，其特征在于，所述单摄显微立体成像装置还包括立体显示模块，所述立体显示模块连接处理控制模块，用于显示微观的立体图像。3.根据权利要求1所述的单摄显微立体成像装置，其特征在于，所述显微镜包括光源、水平底座、联动支撑结构、观测镜筒和图像采集设备；其中，水平底座上安装有光源、载物装置支撑调节结构、联动支撑结构；多维度视差调节模块上设有旋转盘和可旋转载物台，可旋转载物台的一端通过多维度视差调节模块的旋转盘、旋转载物台三维校正结构连接于载物装置支撑调节结构上；待观测样品设置于可旋转载物台上，光源位于可旋转载物台的下方，观测镜筒位于可旋转载物台的上方，并设置于联动支撑结构上，观测镜筒面对可旋转载物台的一侧设有与待观测样品尺寸精细需求倍率匹配的物镜，图像采集设备设置于观测镜筒的上方，光源、观测镜筒及图像采集设备均设置至光轴重合状态，并与可旋转载物台的旋转轴心垂直相交。4.根据权利要求3所述的单摄显微立体成像装置，其特征在于，以待观测样品为坐标原点，建立系统三维直角坐标系XYZ，所述多维度视差调节模块包括旋转载物台、步进电机、旋转盘、旋转载物台三维校正结构及旋转载物台二维标定调节结构，所述步进电机和旋转盘设置于载物装置支撑调节结构上，其中，步进电机输出端连接旋转盘的侧面，所述旋转盘的盘面通过旋转载物台三维校正结构连接可旋转载物台，旋转载物台三维校正结构调整可旋转载物台初始位置水平面的俯仰、偏转和Y轴高度，旋转盘用于旋转载物台三维校正结构的水平翻转，带动可旋转载物台，实现待观测样品的结构偏转，为待观测样品的图像画面提供画面视差量；所述旋转载物台二维标定调节结构设置于可旋转载物台上并与之固定连接，为中空透光结构，用于调节待观测样品所在载玻片的X轴和Y轴位置，以寻找待观测样品目标，并将待观测样品调整至光轴与旋转轴的交点位置。5.根据权利要求4所述的单摄显微立体成像装置，其特征在于，待观测样品结构偏转时，偏转角度起始范围为
‑
m
°
～+m
°
，即从
‑
m
°
的位置旋转至m
°
的位置，或为+m
°
～
‑
m
°
，即从+m
°
的位置旋转至
‑
m
°
。6.根据权利要求5所述的单摄显微立体成像装置，其特征在于，待观测样品结构偏转的状态包括归零状态、开始状态及暂停状态，归零状态表示将偏转位置设置于0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程朦依，王嘉辉，邓冬岩，黄钟鹏，王树颖，
申请(专利权)人：广州弥德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：