顯微立體匹配及非接觸無損快速三維測量研究.pdf

1、基于體視顯微鏡(Stereo Light Microscope，SLM)的顯微立體視覺系統(tǒng)通過視覺反饋實現(xiàn)二維或三維的高精度自動定位、導(dǎo)航，挖掘微觀領(lǐng)域的三維信息用于三維空間尺度的測量，在視覺引導(dǎo)、微操作、微裝配及生物工程等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文結(jié)合微流控芯片檢測的科研任務(wù)，針對顯微立體視覺測量中精度、速度、穩(wěn)定性三大關(guān)鍵問題，以光學(xué)理論和數(shù)字圖像處理為基礎(chǔ)，研究了立體成像規(guī)律，形成了以基于非均勻有理B樣條(Non-Un

2、iform Rational B-Spline，NURBS)的透視二次投影顯微立體匹配、SLM顯微立體視覺雙重折射變折射率校正、鄰域臨界SLM顯微立體遮擋校正為核心的新SLM顯微立體視覺算法。 在研究弱視差顯微立體視覺模型非線性透視投影耦合關(guān)系的基礎(chǔ)上，首次提出了用具有透視投影不變性的NURBS曲線的二次投影作為匹配基元的立體匹配算法，該算法消除了透視畸變對立體匹配的影響，在搜索范圍從60個像素縮小到10個像素的同時提高了系統(tǒng)的

3、穩(wěn)定性和魯棒性。 由于微流控芯片蓋片的雙重折射效應(yīng)和顯微立體視覺系統(tǒng)的復(fù)雜性，使芯片的精確測量面臨新的挑戰(zhàn)。鑒于此，研究了SLM雙光路的相關(guān)性，提出并建立了SLM顯微立體視覺雙重折射變折射率校正算法，量化了SLM雙光路和蓋片對測量精度的影響，實現(xiàn)了對透明封閉容腔的非接觸無損快速三維精確測量。 鄰域臨界SLM顯微立體遮擋檢測校正算法是一種在真三維空間中將遮擋檢測、遮擋校正、校正檢驗融于一體的算法。抓住了遮擋的本質(zhì)特征及弱視

4、差顯微立體視覺的非線性特征，采用變支撐域遮擋臨界點定位、局域灰度正反向立體匹配、空間遮擋臨界點正交驗位的迭代過程，在圖像空間挖掘物空間的三維信息，尤其是遮擋部分的深度信息。 在理論研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了SLM顯微立體視覺三維測量軟件，實現(xiàn)了大視場同步觀察、動態(tài)顯示、非接觸無損快速三維測量、微流控芯片實時檢測。在物鏡倍率0.7～9.0倍下，測量范圍橫向為31.43～3.49mm，深度方向為2.66～0.068mm。放大倍率為9.0倍