[发明专利]显微视觉系统中运动误差矫正方法

权利要求书

1.一种显微视觉系统中运动误差矫正方法，应用于显微视觉系统，所述显微视觉系统包括用于获取被观测物体的显微图像的单目光学显微镜和摄像机，载物台以及控制所述载物台作一定倾斜角度的旋转运动的运动控制设备，以及用来进行视觉处理的计算机系统，其特征在于，所述矫正方法包括步骤：

(1)建立误差矫正模型；

(2)调整载物台位置以适应被观测物体，采用标定板对摄像机进行标定，计算出摄像机的内外参数；

(3)根据所述摄像机录制的被观测物体的显微图像对应的旋转角度，将步骤(2)得到的摄像机的内外参数代入所述误差矫正模型，计算所述旋转角度对应的偏移矫正向量，对所述显微图像进行矫正。

2.如权利要求1所述的运动误差矫正方法，其特征在于，所述步骤(1)建立误差矫正模型包括步骤：

(1.1)采用标定板对所述摄像机进行标定，确定所述摄像机的内外参数，建立显微视觉系统的摄像机模型；

(1.2)对标定板进行角点跟踪；

(1.3)确定显微视觉系统载物台旋转轴；

(1.4)建立理想的旋转运动轨迹；

(1.5)构建误差矫正模型。

3.如权利要求2所述的运动误差矫正方法，其特征在于，所述摄像机模型通过空间点P＝[x，y，z]与其在摄像机中显示的二维图像上的投影点p＝[u，v]的关系表示为：

其中和分别是p和P加1的增向量，s是尺度因子，A为摄像机内参矩阵，[RT]为摄像机外参矩阵。

4.如权利要求2所述的运动误差矫正方法，其特征在于，所述标定板是微棋盘格，所述步骤(1.2)包括步骤：

(1.2.1)、输入所述摄像机采集的微棋盘格显微运动视频，截帧获取K张显微序列图像；

(1.2.2)、取其中一张图像，转换为灰度图，建立角点的集合U，和空的链表L；

(1.2.3)、从集合U中搜索找到棋盘格顶点，将该点移到链表L中并设为基点；

(1.2.4)、根据集合U中任意两点间最短距离，建立基点的搜索域；

(1.2.5)、如果在搜索域中找到两个角点，并且当前基点是边界角点，则根据两角点与基点的关系，调整它们的顺序，并移动到链表L中；如果找到一个角点，并且当前基点非边界角点，则直接移动到链表L中；否则调整搜索域，重复步骤(1.2.5)；

(1.2.6)如果链表L长度达到N，则保存链表L，取下一张图像，回到(1.2.2)；否则，取链表L中基点的下一个点为当前基点，回到步骤(1.2.4)；

(1.2.7)当K张显微序列图像都经过角点检测并编号，则得到K个链表L，根据角点序号建立对应关系，得到N个角点跟踪轨迹。

5.如权利要求4所述的运动误差矫正方法，其特征在于：所述步骤(1.2)还包括步骤：

对于每一个角点，获取K个旋转的跟踪点，对这些跟踪点经过最小二乘法拟合出角点运动的二次曲线，为该角点的真实的跟踪轨迹，其中n为角点的序号；

重复上述步骤得到N个角点的跟踪轨迹。

6.如权利要求5所述的运动误差矫正方法，其特征在于，所述确定显微视觉系统的旋转轴是指通过角点跟踪得到的N个角点跟踪轨迹，由轨迹上的离散点的二维图像坐标求平均，近似得到旋转轴与载物台的交点的二维图像坐标，利用摄像机模型反投影得到该交点的世界坐标，从而确定旋转轴。

7.如权利要求6所述的运动误差矫正方法，其特征在于，所述建立理想的旋转运动轨迹是指对于空间中一点，绕所述旋转轴连续旋转不同角度，经过坐标变换得到一组新的空间点，再分别通过所述摄像机模型投影变换，产生一组二维投影点，这些点经过最小二乘法拟合得到的二次曲线就是该点的理想的旋转运动轨迹，针对所述的N个角点，建立所述N个角点的理想运动轨迹C_n，其中n为角点的序号。