[发明专利]基于计算机显微视觉切片扫描技术的显微视觉系统的显微视场数字化扩展方法及系统

说明书

本发明公开一种基于计算显微视觉切片扫描技术的显微视觉系统的显微视场数字化扩展方法，其首先通过精密定位系统控制显微视觉系统在垂直光轴的平面沿定义坐标系的X、Y轴方向移动对焦平面位置的清晰成像的空间进行切片扫描，获取焦平面位置清晰成像的空间的多个局部视场切片扫描图图像，并记录精密定位系统的位移；然后利用二维切片扫描图像结合显微视觉系统的景深构建三维切片视场空间，并利用栅格化、栅格数值化技术对三维切片空间进行数字化获取三维切片视场空间数字化信息；最后，利用三维切片视场空间的数字化信息重构显微视觉系统扩展后的显微视场数字化信息。该方法能同时得到高分辨率、大视场、数字化的微装配系统的显微视场空间信息。

技术领域

本发明属于智能制造领域和科学研究领域，具体服务于微装配和微操作领域，具体涉及显微视觉观测技术，尤其设计显微视觉空间下包含多个同一尺度或者多尺度的超视场零件等。

背景技术

显微视觉系统是观测微小零件、微小物体、细胞的关键设备。为了能够清楚观测到不同尺寸物体的全局形貌信息，则需要根据不同物体尺寸调整显微视觉系统的放大倍数来获取相应的视场以及分辨率。这增加了操作难度也降低了显微视觉系统的观测精度。在高分辨率、高放大倍数下显微视觉系统能够看清微小物体，但放大倍数与视野大小成反比关系是其本身固有的特性，使得其不能观测到较大视野范围内的信息。因此，高分辨率与大视场的矛盾限制了显微视觉系统的性能。在微装配领域，针对不同尺度的物体或者零件装配，采用显微视觉系统无法在一个视场中获得所有待装配物体的完整信息，其观测一部分零件或者物体时，另一部分零件超出了显微视觉系统的视场范围，而无法同时观测，这会导致装配或操作物体时无法为执行其提供有效的控制信号，从而使得装配或操作无法顺利进行。基于以上问题，提出一种计算机显微视觉切片扫描技术及显微视场空间的显微视场扩展方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于计算机显微视觉切片扫描技术的显微视觉系统的显微视场数字化扩展方法及系统，是针对显微视觉系统存在高分辨率与大视场难以同时满足的矛盾问题而导致观测任务技术难度大，精度低、效率低甚至无法准确完成等问题提出的一种解决方案。

本发明的技术方案如下：

本发明提出的计算机显微视觉切片扫描技术以及显微视觉系统的显微视场数字化扩展方法，其主要采用计算机显微视觉切片扫描技术，利用精密定位系统控制显微视觉系统对显微视场空间进行切片扫描，获取切片扫描图像；并基于切片扫描图像重构三维切片视场空间，栅格化以及栅格数值化获取三维切片空间数字化信息，并在此基础上计算扩展后的显微视场空间数字化信息。

本发明的总体方法过程如下：

步骤1、采用计算机显微视觉切片扫描技术获得切片扫描图像序列以及精密定位系统的位移量序列；

步骤2、基于计算机显微视觉切片扫描获取的切片扫描图像结合显微视觉系统的景深重构切片扫描图像的三维切片视场空间；计算三维切片空间数字化信息，得到视场扩展的数字化显微视场空间，实现显微视场扩展；

步骤2.1、基于计算机显微视觉切片扫描获取的切片扫描图像结合显微视觉系统的景深重构切片扫描图像的三维切片视场空间；

步骤2.2、去除三维切片视场空间以外的信息；

步骤2.3、三维切片视场空间栅格化以及栅格数值化，获取三维切片视场空间数字化信息；

步骤2.4、根据三维切片视场空间数字化信息，计算显微视场扩展三维显微视场空间的数字化信息。