显微三维重构系统的标定技术研究

发布时间：2021-10-30 02:44

　　体视显微镜得益于其高放大倍数、可变焦等优点,被越来越广泛的应用在三维测量领域。使用显微测量系统对被测物体进行三维重构需要经历两个步骤:系统标定和特征点匹配,其中系统标定是三维重构的重要前提。然而,较短的景深限制了显微测量系统拍摄到具有足够倾斜角的图片,导致大部分传统标定算法无法使用。针对显微成像系统的这类特性,本文展开了以下相关研究:（1）提出了一种基于放大率的单目显微成像系统的标定算法。在小景深显微测量系统中,为了拍摄到清晰的图片以供计算机标定,必须使标定物和显微镜物镜的夹角尽量小。在这种条件下,本文提出了一种精确计算系统放大率的方法,并将放大率用于计算系统的旋转角、物距和像距,最终实现系统的标定,因为系统放大率的不变性,以此为基础的标定算法既稳定又准确。此外,为了解决从单幅图上无法得到系统的焦距信息的问题,引入了基于凸透镜成像定理的放大倍数法。通过仿真我们具体分析了本方法的误差范围,通过重构实验验证了本算法在标定时的精确性。本文提出的这一单目显微成像系统标定算法适用于可变焦显微测量系统,并且只需要拍摄一张标定板图片。（2）提出了一种基于BP神经网络的双目显微测量系统的标定方法,并针... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光栅投影双目显微系统

第二章光栅投影双目显微系统模型7如图2-1所示，显微镜由变倍透镜模组和棱镜组构成，其中变倍透镜组能够将物体图像放大，棱镜组用来改变显微镜成像方向。将相机、投影仪分别安装在显微镜的左右目镜桶上，就构成了光栅投影双目显微系统。通过显微镜，相机能够拍摄到物体放大的图像，投影仪能够将光栅缩小投射到物体表面。显微镜内部的棱镜组没有汇聚光线的作用，因而显微镜可以被简化为一个拥有很高放大倍数的凸透镜[42]，以凸透镜为镜头的相机模型可以用针孔模型来描述。针孔模型是理想的相机模型，其结构如图2-2所示，模型中一共有4个坐标系：世界坐标系()，这个坐标系是用来指示物体的真实坐标，可以处于任意位置；相机坐标系()，这个坐标系的轴和相机主光轴重合；成像面坐标系()，物体透过相机镜头所成的图像就处于这个坐标系，是二维的；像素坐标系()，这个坐标系指示成像面坐标系上每个点对应的像素坐标，最小单位是1像素。相机成像面坐标系和像素坐标系处于同一个平面的不同位置。图2-2针孔模型示意图世界坐标系和相机坐标系之间的几何关系可以表示成式（2-1）的形式{[]=[]+=[00001][00100][10000]=[]，（2-1）其中和分别代表旋转矩阵和平移矩阵。相机坐标系中的点，投影到成像面坐标系上，其坐标可以表示为式（2-2）

第二章光栅投影双目显微系统模型9图2-3光栅投影双目测量系统示意图投影仪投射到物体上的正弦光栅如图2-4所示，条纹是周期循环分布的，在条纹图的每个周期内，每个点的相位都唯一，在整张条纹图上，每个周期次序唯一，所以每个点的绝对相位坐标值唯一。横纵各投射一幅条纹图，任意点处灰度值可以表现为=′′(,)cos[()]255（2-6）=′′(,)cos[()]255，（2-7）其中′′(,)、、、、分别代表调制度、起始相位、终止相位、DMD芯片宽度和高度，其中(,)代表投影仪DMD芯片上的像素坐标值，[()，()]代表条纹图上的每个点的绝对相位值。条纹图被投射到物体上并被相机捕捉，以灰度为媒介，从相机捕捉到的图片上分析每个点对应的绝对相位，通过每个点的绝对相位即可得到投影仪“拍摄”到的物体的图像坐标。图2-4正弦光栅匹配的过程如图2-5所示。先拍摄一幅没有投射光栅的物体图像，然后投影仪将编码光栅投射在物体上，光栅因为物体表面形貌而产生形变。通过分析灰度解出图片上每


本文编号：3465891