[发明专利]三维微观形貌斜扫描方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维扫描，尤其是涉及一种三维微观形貌斜扫描方法及装置。

背景技术

目前，采用焦平面原理可以解决微观细胞的三维图像处理和重构，利用荧光显微镜采用解卷积和盲解卷积的方法处理生物细胞的荧光的三维图像，提高图像的分辨率[2]，利用该原理设计设计了专利“ZL 2005200967777.9(公告号CN2804794)”和“200510018921.1(公开号CN1715987)”，这些能够以二维平面图像序列和一维高度数据的形式记录三维表面信息，通过对这些信息重构可以得到直观的三维表面信息，然后再利用三维表面的图像拼接方法，得到显微镜下全景深三维图像形貌。但是，这些方法采用对一个对象进行纵向垂直扫描，得到仅仅是一个区域的三维图像，在扫描的过程中，不能进行横向移动，如果希望得到更大的三维图像，需要重新移动一个地方，重新纵向垂直扫描，然后再进行拼接得到更大的三维图像，此过程中，大部分时间是对不聚焦的表面进行扫描，浪费时间，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种三维微观形貌斜扫描方法及装置，以便能够对微观三维形貌和新貌纹理实现连续扫描，通过斜扫描得到三维图像的纵向信息和横向信息，通过图像的横向分量信息可以分析，并通过计算机控制三个步进电机调整聚焦物体位置，保证在扫描的过程中始终聚焦观察对象，再通过图像处理得到比较大的尺度的三维形貌图。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的三维微观形貌斜扫描方法，具体是：放置在显微镜的载物楔形台上的样品，其微观形貌图像经显微镜在摄像头成像后，由图像采集卡输送到图像处理计算机分析该微观形貌图像中的焦平面范围所在的位置，然后通过计算机控制X、Y和Z轴步进电机或伺服电机驱动载物平台沿着载物楔形台移动，在载物楔形台移动过程中，由位移记录仪将载物平台的移动信号传输到计算机中，得到载物平台的三维坐标的值，并将该坐标的值与采集微观形貌图像序列号建立一一对应关系；并通过计算机利用聚焦评价函数对每幅图像聚焦区域进行划分，每幅图像的聚焦区域作为该图像三维定位坐标的高层区域的范围，每幅聚焦区域范围内图像纹理构成整个重构大尺度图像纹理；非聚焦区域范围内图像纹理去掉，不构成整个重构大尺度图像纹理；然后将每幅聚焦范围的高层信息和图像纹理集成到整个重构大尺度高层图和图像纹理，使焦平面中每个像素颜色值与空间坐标值重新建立一一对应关系进行重构，得到一个更大范围的三维微观形貌。

本发明提供的实现上述三维微观形貌斜扫描方法的扫描装置，包括计算机、显微镜和设置在显微镜上的摄像头，其中：显微镜的载物平台由计算机控制的X、Y和Z轴步进电机或伺服电机驱动，该平台装有载物楔形台；计算机的数据输入接口经图像采集卡与摄像头的数据输出端相连接。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：斜焦平面扫描方法利用伺服电机对载物平台的三维表面进行连续扫描，不需要采用避免了传统的方法将整个图像分割为多个区域，然后将每个区域进行逐层扫描，然后将每层的焦平面范围的图像和高层进行合成获取一个区域三维图像，最后将各区域的图像进行再次拼接为大尺度的图像；而是直接对聚焦范围物体表面进行连续一条一条的三维扫描，通过数处理和重构获取三维表面的纹理和高层图像，避免了在不聚焦的区域做无用的工作，减少扫描时间，提高了扫描速度和效率。

附图说明

图1为本发明三维微观形貌斜平台扫描装置结构示意图。

图2为本发明焦平面成像与观察对象光路图。

图3为测量处理流程图。

图4为斜焦平面波扫描原理图。

图5为焦平面触碰上警戒线偏移过程。

图6为焦平面在正常焦平面区域不处理。

图7为焦平面触碰下警戒线偏移过程。

图8为相邻两帧焦平面图像拼接重构。

图9为图像回廊拼接方法。

图10为图像之字拼接方法。

图11为图像回头重复扫描拼接方法。

图12为斜载物平台设计方案。