[发明专利]显微视觉系统显微景深数字化扩展方法及系统

说明书

本发明公开一种基于计算机显微视觉断层扫描技术的显微视觉系统的景深数字化扩展方法及系统，其首先通过计算机显微视觉断层扫描技术获得断层扫描图像，通过断层扫描图像结合精密定位系统的步长获取断层扫描图像对应的三维断层视场空间；其次，通过栅格化、数字化等技术重构三维断层空间数字化信息；最后，根据所有获取的断层空间的数字化信息以及断层空间位置信息获取景深扩展的数字化显微视场空间，实现景深扩展。本发明克服了高分辨和大景深的矛盾，突破了显微视觉系统的小景深使得超景深空间信息无法准确获取的限制，并将超大景深的微装配系统的显微视场空间信息采用数字化的信息表示出来，形象直观的表征了超景深显微视场空间的三维物体信息。

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，具体涉及显微视觉技术，尤其涉及显微视场空间下包含跨尺度物体的观测与操作。

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景深，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，但分辨率与景深成反比关系是其本身固有的特性，使得其不能观测到较大深度范围内的信息。因此，高分辨率与大景深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深度上获得所有待装配物体的全貌，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景深，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，需要研究一种显微视觉系统的显微景深扩展的解决办法。

发明内容

本发明的目的是针对跨尺度多零件的观测，由于显微视觉系统存在高分辨率和大景深难以同时满足的矛盾问题而导致观测任务技术难度大、精度低以及无法进行观测等问题，提供一种基于计算机显微视觉断层扫描技术的显微视觉系统的显微景深数字化扩展方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于计算机显微视觉断层扫描的显微视觉系统的景深数字化扩展方法，其主要采用计算机显微视觉断层扫描技术利用显微视觉系统对微装配系统的显微视场空间进行扫描，获取断层扫描图像；基于计算机显微视觉断层扫描技术的显微景深扩展方法利用计算机显微视觉断层扫描技术获取的断层扫描图像序列结合精密定位系统的步长重构获得对应的三维断层视场空间，并计算三维断层视场空间数字化信息进而获取景深扩展的数字化显微视场空间，实现显微景深数字化扩展。具体步骤如下：

步骤1，采用计算机显微视觉断层扫描技术获得断层扫描图像序列以及精密定位系统的位移量序列。

步骤2，根据获得的断层扫描图像序列以及精密定位系统的步长序列，重构三维断层视场空间，计算三维断层空间数字化信息，得到景深扩展的数字化显微视场空间，实现显微景深扩展；步骤2具体包括：

2.1利用断层扫描图像序列以及精密定位系统步长序列获取对应的三维断层视场空间序列向量；

2.2去除三维断层视场空间以外的信息；

2.3对三维断层视场空间序列栅格化及栅格数值化，获取三维断层视场空间的数字化信息；

2.4根据三维断层视场空间数字化信息，计算景深扩展的数字化三维显微视场空间S_e，实现显微视场空间的显微景深扩展。

进一步，步骤1中，获取显微视场空间的断层扫描图像，是利用计算机显微视觉断层扫描技术通过精密定位系统控制显微视觉系统沿其光轴方向对显微视觉空间进行断层扫描，获取显微视觉空间局部断层空间的二维断层图像，具体内容如下：