本发明专利技术涉及一种光学微扫描显微成像系统的微扫描定标方法，属于成像领域。本发明专利技术针对申请号为200810183262.0的发明专利技术“零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用”的不足之处，在继承其优势的基础上加以改进，相比于专利“零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用”，本发明专利技术不仅完成了准确第一个微扫描点的定标，而且，其余三个采像点也是通过同样的方法定标来的，这样就可以直接取得四幅理想位置上的图像，经过合成，就可以得到原物体清晰的像，因而提供一种更为精确的零点定标方法，从而更进一步提高成像系统空间分辨力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电成像
，涉及一种光学微扫描显微热成像系统的2X2微扫描各点定标方法。
技术介绍
在光学平板旋转微扫描显微热成像系统中，光学平板支座保证光学平板与成像系统光轴保持一定倾角θ，当平板绕光轴进行方位角旋转时，会集光束的聚焦点将在成像面上形成以原像点为中心，Δ为半径的圆周。如果以探测器阵列的直角坐标系为基准，旋转光学平板使其分别在45°、135°、225°和315°等4个位置进行图像采样，且根据光学平板的折射率η，设计平板厚度d和倾斜角度θ，使= (其中L为探测器单元的中心距)，则由此获得标准2X2微扫描模式下的4幅低分辨力欠采样图像。定义系统微扫描零点为标准2X2微扫描模式下采集第一幅欠采样图像的位置。但不论是系统安装还是检测之后，由于各次安装属于可拆卸模式的成像组件的方位角不完全一致，每次安装后探测器方向与电控旋转平台的零点定位均存在一定的偏差。 如果仍按以前确定的旋转位置进行2 X 2微扫描，则由于微扫描零点位置的偏差，造成所有微扫描位置的偏差，难以得到标准2X2的微扫描模式下相互之间水平和垂直错位1/2探测器间距的4幅低分辨力图像，直接影响后续高分辨力图像的重构，无法提高系统空间分辨力，有时分辨力甚至会降低。因此，需要对2X2微扫描零点(角度)位置进行新的标定，否则所采集的4幅图像微位移位置偏离标准2Χ 2微扫描的正立正方形，过采样重构的图像质量比双线性放大的质量差，光学平板微扫描系统的设计功亏一篑，系统的空间分辨力得不到提高。为解决上述问题，申请号为200810183^2.0公开日为2009年7月22日的申请 “零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用”基于几何原理和数字图像处理方法，研究利用两帧图像的微位移确定微扫描零点及过采样重构的方法。此申请的方法完成了某一固定理想位置点的定标，即2X2扫描起始点后，直接寻找这两点之间的联系，进而控制光学平板旋转加以调节，将其他三个点通过光学平板分别旋转90°实现。它的不足在于，只有第一个点即微扫描零点完成了定标，后面的三个微扫描点没有完成标定，所以其余三个点存在误差，还需借助后期图像加工处理手段，方可使用。而且不管待定标的点所位何处，倘若校正角度过大，由于外界环境条件的不确定性，以及旋转台精密控制器或高精度自动旋转平台等的机械原因，都会造成误差。
技术实现思路
本专利技术针对申请号为200810183^2. 0的申请“零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用”的不足之处，在继承其优势的基础上加以改进，目的是提供一种更为精确的零点及其他三个微扫描点的定标方法，从而更进一步提高系统空间分辨力。1)选定基准A，A为成像系统刚刚启动时捕捉到的像点，或成像系统工作中光学平板停止任意角度时捕捉到的像点，以A为原点建立坐标系XAY ；2)将光学平板顺时针旋转180°，此时的像点为待定标点B1，计算该待定标点&的坐标；3)以线段AB1的中点为圆心，以线段AB1为直径，建立圆0，以0为原点，建立坐标系 Z0W;4)计算圆心0在坐标系XAY的坐标(Xq，y0)；5)对当前待定标点B1,根据预定的定标规则1确定光学平板的旋转角度和旋转方向，利用所确定的旋转角度和旋转方向，对光学平板进行旋转将待定标点移至理想点，采集第一幅图像；6)将光学平板顺时针旋转90°，此时的像点为待定标点4，计算该待定标点在坐标系XAY的坐标；7)对当前待定标点，根据预定的标定规则2进行定标并对光学平板进行旋转使其到达2X2微扫描的第二个成像位置，采集第二幅图像；8)继续将光学平板顺时针旋转90°，此时的像点为待定标点氏，计算该待定标点在坐标系XAY的坐标；9)对当前待定标点根据预定的标定规则2得到当前微扫描成像位置，采集第三幅图像；10)继续将光学平板顺时针旋转90°，此时的像点为待定标点B4，计算该待定标点在坐标系XAY的坐标；11)对当前待定标点根据预定的标定规则2得到当前微扫描成像位置，采集第四幅图像；所述的预定的定标规则1，具体是1)在以点A为原点的坐标系XAY中，利用图像配准算法，得出当前待定标点的坐标(Xl，yi)，计算它与O点连成的线段与Z轴所成的夹角θ，计算所要旋转的校正角度α为 45° -Θ ；2)计算当前待定标点在坐标系ZOW中的坐标(X。，Y0)；3)当待定标点的坐标(X。，Y0)在坐标系ZOW中位于第一象限或第三象限时当α > 0，对光学平板逆时针旋转，旋转角度为I α | ；当α < 0，对光学平板顺时针旋转，旋转角度为I α | ；当待定标点的坐标(Xtl, Y0)在坐标系ZOW中位于第二象限或第四象限时当α > 0，对光学平板顺时针旋转，旋转角度为I α当α < 0，对光学平板逆时针旋转，旋转角度为I α |。所述的预定的定标规则2，具体是(1)以标定好微扫描零点B点为起点，将光学平板顺时针旋转90°，此时到达一个点C并采集图像，MNPQ为圆0的内接正方形，N、Μ、P、Q分别在坐标系ZOW的第一、二、三、 四象限，R为过C点做的Z轴平行线与直线NR的交点，与内接正方形如果C点在P点下方； 根据图像配准的算法，得到此时C点的坐标(x，y)，根据Q、C两点坐标值计算出Z SOC的大小，计算方法如下根据C点相对Q点的坐标(X，y)，可以计算出ZQCR = arctg-XZ PQC = Z QCR而ζ OQP = 45°由图知.ZOCQ= ZOQC = ZOQP+ ZPQC = 45°+arc议Zχ所以ZS0C= ZQCR = Z0C2 + arct^x = 45° + 2^f然后将光学平板顺时针旋转ZPOC = ZSOC-45°,则从C点转到到ρ点，得到当前微扫描成像位置。如果C点在P点上方，则有ZOCQ = AOQC = 45° - arctg^-χZOCR = ZOCQ - arctgZ = 45° - IarctgLχχZSOC = ZOCR = 45° - Iarctg^-XZPOC = 45° - ZSOC = Iarctg^-X此时将光学平板逆时针旋转ZPOC = Iarctg^-，即从C点转到到ρ点，得到当前微X扫描成像位置。有益效果相对于申请号为200810183^2. O的专利“零点定标方法及在光学微扫描显微热成像系统中的应用”，本专利技术的方法，不仅第一个点准确，而且，对其余三个点用另一种方法完成了定标，这样就可以直接取得四幅理想位置上的图像，经过合成，就可以得到原物体清晰的像，提高系统的分辨力。这也是此方法最大的创新点和优势所在。另外，本专利技术的方法是建立待定标点与其附近的理想扫描位置点的关系，其中所涉及到的校正角度皆小于 45°，相对较小，因此精度较高。并且，本专利技术计算旋转角度大小的算式是一致的，就记忆方面来说，有规律可循， 容易记忆；就操作方面来说，容易使之程序化，减少工作量。附图说明图1是探测器阵列上像点轨迹；图2是单块光学平板旋转2X2微扫描示意图；图3是标准2 X 2微扫描模式成像位置；图4是微扫描零点偏差下的成像位置；图5是建立坐标系后的扫描位置图样；图6是本专利技术的\ > 0，Ytl < 0且C点位于P点下方的2X2微扫描第二个点P的定标示意图；图7是本专利技术的\ &g本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光学微扫描显微成像系统的微扫描定标方法，其特征在于，该方法的实现过程为：１）选定基准Ａ，Ａ为成像系统刚刚启动时捕捉到的像点，或成像系统工作中光学平板停止任意角度时捕捉到的像点，以Ａ为原点建立坐标系ＸＡＹ；２）将光学平板顺时针旋转１８０°，此时的像点为待定标点Ｂ１，计算该待定标点Ｂ１的坐标；３）以线段ＡＢ１的中点为圆心，以线段ＡＢ１为直径，建立圆Ｏ，以Ｏ为原点，建立坐标系ＺＯＷ；４）计算圆心Ｏ在坐标系ＸＡＹ的坐标（ｘ０，ｙ０）；５）对当前待定标点Ｂ１，根据预定的定标规则１确定光学平板的旋转角度和旋转方向，利用所确定的旋转角度和旋转方向，对光学平板进行旋转将待定标点移至理想点，采集第一幅图像；６）将光学平板顺时针旋转９０°，此时的像点为待定标点Ｂ２，计算该待定标点在坐标系ＸＡＹ的坐标；７）对当前待定标点，根据预定的标定规则２得到当前微扫描成像位置，完成对第二个点的定标，采集第二幅图像；８）继续将光学平板顺时针旋转９０°，此时的像点为待定标点Ｂ３，计算该待定标点在坐标系ＸＡＹ的坐标；９）对当前待定标点根据预定的标定规则２得到当前微扫描成像位置，完成对第三个点的定标，采集第三幅图像；１０）继续将光学平板顺时针旋转９０°，此时的像点为待定标点Ｂ４，计算该待定标点在坐标系ＸＡＹ的坐标；１１）对当前待定标点根据预定的标定规则２得到当前微扫描成像位置，完成对第四个点的定标，采集第四幅图像；所述的预定的定标规则１，具体是：１）在以点Ａ为原点的坐标系ＸＡＹ中，利用图像配准算法，得出当前待定标点的坐标（ｘ１，ｙ１），计算它与Ｏ点连成的线段与Ｚ轴所成的夹角θ，计算所要旋转的校正角度α为４５°－θ；２）计算当前待定标点在坐标系ＺＯＷ中的坐标（Ｘ０，Ｙ０）；３）当待定标点的坐标（Ｘ０，Ｙ０）在坐标系ＺＯＷ中位于第一象限或第三象限时：当α＞０，对光学平板逆时针旋转，旋转角度为｜α｜；当α＜０，对光学平板顺时针旋转，旋转角度为｜α｜；当待定标点的坐标（Ｘ０，Ｙ０）在坐标系ＺＯＷ中位于第二象限或第四象限时：当α＞０，对光学平板顺时针旋转，旋转角度为｜α｜当α＜０，对光学平板逆时针旋转，旋转角度为｜α｜；所述的预定的定标规则２，具体是：以标定好微扫描零点Ｂ点为起点，将光学平板顺时针旋转９０°，此时到达一个点Ｃ并采集图像，ＭＮＰＱ为圆Ｏ的内接正方形，Ｎ、Ｍ、Ｐ、Ｑ分别在坐标系ＺＯＷ的第一、二、三、四象限，Ｒ为过Ｃ点做的Ｚ轴平行线与直线ＮＲ的交点，与内接正方形如果Ｃ点在Ｐ点下方；根据图像配准的算法，得到此时Ｃ点的坐标（ｘ，ｙ），根据Ｑ、Ｃ两点坐标值计算出∠ＳＯＣ的大小，计算方法如下：根据Ｃ点相对Ｑ点的坐标（ｘ，ｙ），可以计算出（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ａｎｇｌｅ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ＱＣＲ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）ａｒｃｔｇ（／ｍｉ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ） ∠ＰＱＣ＝∠ＱＣＲ而 ∠ＯＱＰ＝４５°由图知：所以：然后将光学平板顺时针旋转则从Ｃ点转到到Ｐ点，得到当前微扫描成像位置，完成第二个微扫描成像点的定标；如果Ｃ点在Ｐ点上方，则有：此时将光学平板逆时针旋转即从Ｃ点转到到Ｐ点，得到当前微扫描成像位置，完成第二个微扫描成像点的定标。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高美静，张磊，金伟其，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13
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