[发明专利]一种用TOF深度相机修正空间频域成像中组织体表面光照度的方法

说明书

一种用TOF深度相机修正空间频域成像中组织体表面光照度的方法，用TOF深度相机快速获得的深度图像直接计算出组织体表面的高度分布，利用高度分布实时快速地对形状复杂的组织体高度不一致的表面光照度值进行修正，从而减小空间频域成像时光照度采集误差，同时通过系统灰度响应曲线消除投影仪的Gamma非线性和CCD相机非线性响应引起的调制光的非正弦化误差，保证投射调制光满足正弦规律分布。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及到一种用深度相机校正空间频域成像中的组织体表面光照度的方法。

背景技术

空间频域成像技术是将图案光(如，亮暗条纹)以不同空间频率和相位投射在组织上，并利用成像相机测量反射率，利用特定的光传输模型重建组织体内携带的功能性信息和生理信息的光学特性参量分布，从而完成待测组织体的光学参数成像。待测组织体往往形状复杂，表面各点高度不一致，使得投射到参考平面与组织体表面对应点的光照度不相同，从而导致投射到组织体表面的结构光不满足正弦分布规律，组织体表面各点与高光谱成像相机距离也不一致，体表面的分布会受到高度调制的干扰，造成数据畸变。

为了克服形状复杂的组织体表面各点高度不一致带来的光照度采集误差，保证图案光满足正弦规律分布，中国专利CN105466889B，一种空间频域成像中复杂组织体表面光照度的采集方法，提供了一种将复杂组织体等效成了与参考平面处于同一高度的平面组织的修正方法。此专利将正弦调制光分别投射到参考平面和复杂组织体表面，采集光照度分布图像，通过相位测量轮廓术计算参考平面和组织体相位差，根据朗伯体表面漫反射特点，修正采集到的光照度值。中国专利CN106950196A，一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置，提供了一种采用相位测量轮廓术测量组织体表面的三维高度，通过高度值直接修正所测量的吸收系数和约化散射系数结果的方法。此专利将正弦调制光分别投射到参考平面和复杂组织体表面，采集光照度分布图像，通过计算参考平面和组织体表面的最终解包裹相位值，由参考平面的最终解包裹相位值获得相位-距离关系，根据组织体表面的最终解包裹相位值获得组织体表面的三维高度图，直接对每个像素点的吸收系数和约化散射系数进行修正。这两种方法都采用了相位测量轮廓术，均采用DPL投影仪进行正弦调制光投影，而投影仪的Gamma非线性和CCD相机非线性响应共同引起正弦图像的非正弦化，从而成为高度差的主要误差源，这两种方法实时性和快速性较差，会出现阴影和盲区问题，图像的预处理也比较繁琐费时，噪声容易影响测量精度，相位去包裹处理时容易出现相位截断现象。本发明针对上述不足，提出了一种用TOF深度相机修正空间频域成像中组织体表面光照度的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用TOF深度相机修正空间频域成像中组织体表面光照度的方法，消除投影仪的Gamma非线性和CCD相机非线性响应引起的调制光的非正弦化误差，采用该方法可以快速对形状复杂的组织体因为表面高度不一致导致的光照度畸变进行修正，从而减小空间频域成像时光照度采集误差，保证投射调制光满足正弦规律分布。

本发明是通过以下方案实现的，一种用TOF深度相机修正空间频域成像中组织体表面光照度的方法，包括以下步骤，

步骤1.将光强为0-255灰度值的图像投射到标准漫反射朗伯体，根据采集的漫反射图像灰度值，建立灰度响应曲线，获得亮度校正拟合多项式I_out＝f(I_in)；

步骤2.将均匀白板图像投射到参考平面和复杂组织面，并分别采集识别获得平面深度图像和复杂深度图像的灰度值差的分布，得到复杂组织面与参考平面的高度差值分布；

步骤3.将带有调制频率的灰度图片投射到步骤2中的复杂组织面，采集光度分布图像，根据步骤1得到的亮度校正拟合多项式I_out＝f(I_in)对光度分布图像进行亮度校正，再根据步骤2得到的高度差值分布，修改亮度校正后的光度分布图像；

步骤4.用步骤3修改后的光度分布图像校正带有调制频率的灰度图片，使复杂组织面的光度分布满足正弦分布规律；