一种用于分光棱镜的装配校正方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种用于分光棱镜的装配校正方法及设备，涉及光学成像技术领域。该校正方法包括：基于当前干个光学接收元件，采集若干个测试图像，以其中一个测试图像为基准图像，与其他测试图像进行误差分析，基于误差分析的结果，依次校正其他的图像。本发明专利技术可校正不同类型的光接收元件相对分光棱镜的安装位置，本发明专利技术可同时对多个光接收元件同步调整，一次装配成型，使得装配后的多个光接收元件采集的图像同步，采集后的可以直接重叠，重叠后的图像细节、明暗、色彩等更逼近真实。色彩等更逼近真实。色彩等更逼近真实。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分光棱镜的装配校正方法及设备


[0001]本专利技术涉及光学成像
，尤其是一种用于分光棱镜的装配校正方法及设备。

技术介绍

[0002]现代成像技术中，为了更好地展示细节、明暗以及色彩等，除了引入计算机算法进行图像分析外，还会使用棱镜组对图像进行分光、分色处理，例如常见的三棱镜分色原理，最后将获得的多个图像叠加，获得一个更完整的图像。
[0003]例如在医学领域，内窥镜是一种常用的医疗器械，可被应用于各种检查和外科手术。与传统的外科手术相比，医用内窥镜的功能性微创伤手术已得到医生和患者的广泛接受。医用内窥镜利用人体天然孔洞或者在必要的时候开小孔，医生只要熟练地将内窥镜镜头深入体内，就能在体外进行体内的密闭手术操作。
[0004]而CMOS是内窥镜成像质量的关键部件，多个CMOS组合的方案可以为内窥镜带来更好的成像效果，从而帮助医生快速识别症状影像，高效的完成手术。对于体内成像来说，例如将细管级别的影像经过放大成像后，如果有阴影或者细节模糊的部分，可能影响医生的判断，目前使用单个CMOS难以同时满足人体内部影像的精准、明暗、细节等要求，经检索，中国申请号为CN201821374892.1的技术专利，公开了一种使用3个CMOS与棱镜胶合的医用内窥镜棱镜组，此棱镜组包含3个CMOS与4个棱镜胶合而成，通过3个CMOS实现对影像的分光、分色，最后将3个CMOS获得的影像重叠，进而为内窥镜提供更好的成像效果。
[0005]但是在3个CMOS的影像重叠后，常常发现，重叠后的图像边缘产生新的阴影、甚至边缘颜色模糊，尤其是细节处，并非理论上的清晰，经过研究发现，由于要求图像的一致性，多个CMOS是装在同一个光学棱镜组上，往往呈圆锥状的分布式的装配，装配方式如图3所示，由于装配工艺的误差，导致3个CMOS难以同时装配在指定的位置，进而采集到的图像重叠时，有平面内的角度差、位移差等，难以做到图像内的像素点之间的对齐，导致融合后的图像会出现像素点的偏差，影像医生的判断。
[0006]故，本申请要解决的是在棱镜组采集多个图像后，如何保证多个图像的一致性。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：基于
技术介绍
中提到的问题，本申请可以校正多个CMOS在装配时位置，进而进行同步装配，提高最终装配的精度，使得装配后的多个CMOS采集的图像能够直接重叠，重叠后的图像细节、色彩等更加清晰。
[0008]技术方案：一种用于分光棱镜的装配校准方法，用于若干个光接收元件在分光棱镜上的安装及校准，包括以下步骤：S1、通过校正机构将各个光接收元件分别调整至预设位置，使光接收元件与分光棱镜形成第一配合状态；其中一个光接收元件标记为基准光接收元件，其他光接收元件标记为待调整光接收元件；
S2、分别通过基准光接收元件和待调整光接收元件采集光信号，获得基准图像和测试图像；通过预配置的图像分析单元分别计算每一测试图像与基准图像的空间差，基于空间差构建校正参数，并发送给校正机构，直至各个待调整光接收元件的位置达到预期位置；S3、校正结束后，基于校正后的位置参数进行光接收元件与分光棱镜的装配。
[0009]进一步地，所述步骤S2中，各个待调整光接收元件的位置达到预期位置的判断过程包括：计算测试图像与基准图像的空间差、校正参数、或待调整光接收元件当前位置与预期位置的空间距离，并判断是否小于对应的阈值。
[0010]进一步地，步骤S2中计算空间差的步骤如下：S21、所述图像分析单元分别计算基准图像中的预设数量的基准特征及其坐标、测试图像中的预设数量的对应特征及其坐标；S22、通过基准特征与对应特征，构建基准图像与测试图像的映射关系；S23、通过映射关系求解基准图像与测试图像的空间差，所述空间差至少包括平面角度差θ、空间角度差β、横向位移差Δx、纵向位移差Δy。
[0011]进一步地，S23中构建基准图像与测试图像的映射关系并求解空间差，包括以下步骤：S231、设置网格图作为待采集的图像，使用所述网格图中的角点作为基准特征；所述图像分析单元引入角点算法；S232、通过角点算法，计算出基准图像的预设数量的角点及其坐标，与基准图像对应，计算测试图像中数量及位置相同的角点及其坐标；S233、引入坐标变化计算公式：x
’
in
=x
ni
cosθ
i
‑ꢀ
y
ni
sinθ
i+
Δx
i
y
’
in
=x
ni
sinθ
i
+ y
ni
cosθ
i+
Δy
i
其中，下标i表示第i个光接收元件；下标n为第n个角点，(x,y)为角点的坐标，x
’
、 y
’
分别为校正后的坐标参数。
[0012]进一步地，获取所述空间角度差β的步骤包括：S234、选取基准图像中任意两个角点，求得距离L；选取第一测试图像对应的两个角点，求得距离L
i
；S235、基于距离L
i
在距离L投影，求解空间角度差β。
[0013]一种用于分光棱镜的装配校准设备，基于如上述任意一项所述的用于分光棱镜的装配校准方法，包括：图像分析单元，通过光接收元件采集测试图像，并对所述测试图像进行计算，获得基准图像与测试图像之间的空间差，输出空间差的数据信号；处理单元，接收图像分析单元的数据信号，构建校正参数，输出对应的校正控制命令；多轴机械臂，电性连接于处理单元；所述多轴机械臂用于调整光接收元件至初始待校正的位置；校正机构，连接于所述多轴机械臂的输出端；所述校正机构接收控制命令，并按照
控制命令对光接收元件的进行空间校正；点胶机构，靠近所述校正机构设置，在对光接收元件的进行空间校正后，所述点胶机构接收处理单元的点胶命令，将光接收元件固定在分光棱镜上。
[0014]进一步地，所述校正机构包括：直线移动组件，连接于所述多轴机械臂的输出端；所述直线移动组件用于控制光接收元件至分光棱镜的距离；横向移动组件，连接于所述直线移动组件的输出端；所述横向移动组件基于横向位移差Δx，校正光接收元件的横向位移量；纵向移动组件，连接于所述横向移动组件的输出端；所述纵向移动组件基于纵向位移差Δy，校正光接收元件的纵向位移量；第一转动组件，连接于所述纵向移动组件的输出端；所述第一转动组件的输出端自转；所述第一转动组件基于平面角度差θ，校正光接收元件的平面角度；夹持组件，连接于所述转动组件的输出端。
[0015]进一步地，所述多轴机械臂调整直线移动组件的位置，使得直线移动组件的移动端的移动路径垂直于分光棱镜的表面。
[0016]进一步地，所述夹持组件包括：夹具，至少两个夹臂，形成开合结构；第二转动组件，设置在夹臂内侧；所述第二转动组件对光接收元件形成夹持状态，并基于空间角度差β，对光接收元件以穿过光接收元件表面的直线为旋转中心，旋转指定的角度β。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分光棱镜的装配校准方法，用于若干个光接收元件在分光棱镜上的安装及校准，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过校正机构将各个光接收元件分别调整至预设位置，使光接收元件与分光棱镜形成第一配合状态；其中一个光接收元件标记为基准光接收元件，其他光接收元件标记为待调整光接收元件；S2、分别通过基准光接收元件和待调整光接收元件采集光信号，获得基准图像和测试图像；通过预配置的图像分析单元分别计算每一测试图像与基准图像的空间差，基于空间差构建校正参数，并发送给校正机构，直至各个待调整光接收元件的位置达到预期位置；S3、校正结束后，基于校正后的位置参数进行光接收元件与分光棱镜的装配。2.如权利要求1所述的一种用于分光棱镜的装配校准方法，其特征在于，所述步骤S2中，各个待调整光接收元件的位置达到预期位置的判断过程包括：计算测试图像与基准图像的空间差、校正参数、或待调整光接收元件当前位置与预期位置的空间距离，并判断是否小于对应的阈值。3.如权利要求2所述的一种用于分光棱镜的装配校准方法，其特征在于，步骤S2中计算空间差的步骤如下：S21、所述图像分析单元分别计算基准图像中的预设数量的基准特征及其坐标、测试图像中的预设数量的对应特征及其坐标；S22、通过基准特征与对应特征，构建基准图像与测试图像的映射关系；S23、通过映射关系求解基准图像与测试图像的空间差，所述空间差至少包括平面角度差θ、空间角度差β、横向位移差Δx、纵向位移差Δy。4.如权利要求3所述的一种用于分光棱镜的装配校准方法，其特征在于，S23中构建基准图像与测试图像的映射关系并求解空间差，包括以下步骤：S231、设置网格图作为待采集的图像，使用所述网格图中的角点作为基准特征；所述图像分析单元引入角点算法；S232、通过角点算法，计算出基准图像的预设数量的角点及其坐标，与基准图像对应，计算测试图像中数量及位置相同的角点及其坐标；S233、引入坐标变化计算公式：x
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i+
Δy
i
其中，下标i表示第i个光接收元件；下标n为第n个角点，(x,y)为角点的坐标，x
’
、 y
’
分别为校...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新俊，陈家旺，杨小凤，
申请(专利权)人：南京图格医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：