[发明专利]一种景深扩展显微成像三维重建装置与方法

说明书

本发明提供了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：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：用于放置、移动目标物；机械固件：用于固定、安装；本发明也提供了一种显微成像三维重建方法，具体包括：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。

技术领域

本发明涉及显微成像领域，特别涉及一种景深扩展显微成像三维重建装置与方法。

背景技术

在在微观研究领域如材料表面重建、生命医学等领域，显微镜作为一种必不可少的强有力工具，其通过光学系统的物理放大对微观组织结构进行观察显示，可以帮助研究人员从微观形态上研究对象的特性，尤其是在显微镜诞生的几个世纪里，生物医学的每一项重大突破都与显微镜息息相关。

随着计算机技术、微电子技术和成像技术的发展，光学显微技术的发展从二维图像进入三维信息的获取和重建，显微三维重建技术作为图像分析的重要研究分支，发展迅速应用价值也不断增加。

然而，显微三维重建仍存在一定的问题，如下所示：

1、现有的显微三维重建技术无法实现在高三维重建精度下，实时、高效、大量样品的快速测量；

2、现有的显微三维重建技术在实际应用中，存在景深的限制，无法实现大景深下，高放大倍率、高分辨率，从而影响了显微探测的范围；

3、现有的显微三维重建技术，对探测仪器的要求较高，成本代价高。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明将基于线结构光的三维重建技术引入显微成像，在显微镜领域实现对微小物体的表面形貌三维重建与成像，并加入数字变焦透实现扫描式景深扩展，并通过三维重建算法的改编以及相机标定的方法实现高精度、实时高效的三维重建，基于以上，本发明提出一种基于线结构光的显微景深扩展三维重建装置与方法。

本发明一方面提供一种景深扩展显微成像三维重建装置，具体包括

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：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：用于放置、移动目标物；

机械固件：用于固定、安装。

进一步地，所述线结构光单元包括依次同轴连接的激光光源、光束扩束准直组件、可调线结构光生成器、反射镜组件。

进一步地，所述显微成像单元包括显微物镜组、数字变焦透镜、图像采集装置。

进一步地，所述激光光源输出的波长为380-780nm中的一种波长。

进一步地，所述光束扩束准直组件包括激光扩束器、准直器。

进一步地，所述可调线结构光生成器为0-6mm的可调节狭缝，用于产生不同宽度的线结构光。

进一步地，所述反射镜组件包括反射镜和固定架，改变线结构光传播方向进入显微成像单元。

进一步地，所述显微成像单元包括依次同轴连接的显微物镜组、数字变焦透镜、连接管、图像采集装置。

进一步地，所述显微物镜组为长工作距物镜，放大倍率为1倍-20倍。