[发明专利]一种景深扩展显微成像三维重建装置与方法

权利要求书

1.一种景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于，包括：

线结构光单元：用于产生线结构光，基于线结构光对目标物表面形貌进行三维重建；

显微成像单元：用于显微成像；

分光单元(6)：用于将线结构光单元产生的线结构光引入显微成像单元，并将其分成透射光和反射光；

电动载物台(11)：用于放置、移动目标物；

机械固件：用于固定、安装；

所述线结构光单元包括依次同轴连接的激光光源(1)、激光扩束器(2)、准直器(3)、可调线结构光生成器(4)、反射镜组件(5)；所述显微成像单元包括显微物镜组(8)、数字变焦透镜(7)、图像采集装置(10)。

2.根据权利要求1所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述激光光源(1)输出的波长为380-780nm中的一种波长。

3.根据权利要求1所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述可调线结构光生成器(4)为可调节宽度的狭缝，用于产生不同宽度的线结构光。

4.根据权利要求3所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述狭缝的宽度范围为0-6mm。

5.根据权利要求1所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述显微物镜组(8)为长工作距物镜，放大倍率为1倍-20倍中的任一放大倍率。

6.根据权利要求1所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述数字变焦透镜(7)能够在电流的驱动下不断改变焦距，改变显微成像单元的等效焦距，实现实时在焦断层扫描。

7.根据权利要求1所述的景深扩展显微成像三维重建装置，其特征在于：所述分光单元(6)包括分光棱镜，置于显微成像单元光路中。

8.一种景深扩展显微成像三维重建方法，基于景深扩展显微成像三维重建装置的基础上实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：相机标定，通过标定板对相机进行坐标直接标定，建立世界坐标与像素坐标之间的映射关系；

S2：采集三维信息，采集目标物的三维信息；

S3：三维重建，对采集到的三维信息进行三维重建，得到目标的三维形貌。

9.根据权利要求8所述的景深扩展显微成像三维重建方法，其特征在于：所述步骤S1中所述世界坐标为真实三维空间中的坐标，所述像素坐标为图像采集装置(10)采集到的二维图像中的坐标。

10.根据权利要求8所述的景深扩展显微成像三维重建方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：

S21：通过不断改变数字变焦透镜(7)的焦距，实现对目标物纵向断层扫描，采集断层扫描图像序列；

S22：横向移动电动载物台(11)，移动距离为1um-10um，具体移动距离根据目标物选择不同的移动距离，重复步骤S21，直到扫描完整个目标物。

11.根据权利要求8所述的景深扩展显微成像三维重建方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括，

S31:中心提取，提取断层扫描图像序列的中心点信息，得到目标物各个位置的像素坐标；

S32：坐标转换，根据世界坐标与像素坐标的映射关系，将得到的目标物二维像素坐标转换成三维世界坐标；

S33：根据三维世界坐标对目标物进行三维形貌重建。