CN114067049A - 一种基于光学显微的模型生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于光学显微的模型生成方法，基于光学显微技术，结合程控电机驱动的载物平台和带高度信息图像合成空间模型算法，实现微观环境下的3D模型生成技术，其主要是通过以下技术方案实现的：程控电机驱动载物平台在Y轴方向上移动，使被观测物表面完全通过定焦光学镜头焦点，并控制光学镜头在每个高度位置拍摄图片，拍摄时机与载物平台Y轴的移动相同步，保证每张图片均记录拍摄时的载物平台的Y轴高度信息。
Description
技术领域
本发明属于光学显微下的模型生成技术领域，具体地说，涉及一种基于光学显微的模型生成方法。
背景技术
光学显微镜(英文Optical Microscope，简写OM)是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。普通光学显微镜是看不到1纳米的。
显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元--细胞。不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜，使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中，大部分要通过显微镜来完成，因此，显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。
3d模型就是三维的、立体的模型，D是英文Dimensions的缩写。
3D模型也可以说是用三维软件建造的立体模型，包括各种建筑、人物、植被、机械等等，比如一个大楼的3D模型图。3D模型也包括玩具和电脑模型领域。
数码显微技术为将显示器与光学显微镜进行连接，将光学显微镜看到的实物图样通过光电转换，使其成像在屏幕或计算机上。具备显微摄像、观察和简单的平面测量功能。
发明内容
本发明提出了一种基于光学显微的模型生成方法，基于光学显微技术，结合程控电机驱动的载物平台和带高度信息图像合成空间模型算法，实现微观环境下的3D模型生成技术，其主要是通过以下技术方案实现的：程控电机驱动载物平台在Y轴方向上移动，使被观测物表面完全通过定焦光学镜头焦点，并控制光学镜头在每个高度位置拍摄图片，拍摄时机与载物平台Y轴的移动相同步，保证每张图片均记录拍摄时的载物平台的Y轴高度信息。
本发明具体实现内容如下：
本发明提出了一种基于光学显微的模型生成方法，基于光学显微装置对被测物进行测量：
所述光学显微装置包括定焦光学镜头、数据处理模块、载物平台、传动装置、程控电机；
所述被测物放置在载物平台的上端面；所述载物平台的下端面与所述传动装置连接；所述传动装置与所述程控电机连接，所述数据处理模块分别与所述程控电机和定焦光学镜头连接，所述定焦光学镜头对准被测物；
所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：将被测物置于载物平台中央；
步骤2：使用数据处理模块控制程控电机转动，通过传动装置带动载物平台在Y轴方向上从低到高移动；
步骤3：载物平台每一次移动后，使用数据处理模块控制定焦光学镜头拍摄一张图片，拍摄图片的同时记录载物平台的Y轴高度信息，并传输到数据处理模块中；
步骤4：重复步骤2-步骤3的操作，直至载物平台移动的范围大于被测物的高度，将步骤3中采集到的所有图片汇总；
步骤5：使用数据处理模块通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤3中，每一次载物平台移动后，通过数据处理模块控制定焦光学镜头对固定焦距处的被测物体进行拍摄。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤2中，通过数据处理模块控制程控电机转动，从而通过传动装置带动载物平台在Y轴方向上从低到高移动的单次移动范围为1～2μm。
为了更好地实现本发明，进一步地，在所述步骤5中：使用数据处理模块通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，安装Y轴高度顺序将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述定焦光学镜头的镜头中心和载物平台的中心、被测物的物体中心、传动装置的物体中心轴心对齐。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤5中，采用带高度信息图像合成空间模型算法来讲截取的各个高度下的图像部分进行拼接，得到最终的3D模型。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明基于光学显微技术，结合程控电机驱动的载物平台和带高度信息图像合成空间模型算法，实现微观环境下的3D模型生成技术，其主要是通过以下技术方案实现的：程控电机驱动载物平台在Y轴方向上移动，使被观测物表面完全通过定焦光学镜头焦点，并控制光学镜头在每个高度位置拍摄图片，拍摄时机与载物平台Y轴的移动相同步，保证每张图片均记录拍摄时的载物平台的Y轴高度信息。本发明实现了简便、高精度的3D模型成像。
附图说明
图1为本发明光学显微装置的结构示意图；
图2为在多个高度位置下的多个图片上选取清晰部分的图像的示意图；
图3为拼接出3D模型的示意图。
其中：1、定焦光学镜头，2、数据处理模块，3、载物平台，4、传动装置，5、程控电机，6、被测物。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例提出了一种基于光学显微的模型生成方法，基于光学显微装置对被测物6进行测量：
所述光学显微装置包括定焦光学镜头1、数据处理模块2、载物平台3、传动装置4、程控电机5；
所述被测物6放置在载物平台3的上端面；所述载物平台3的下端面与所述传动装置4连接；所述传动装置4与所述程控电机5连接，所述数据处理模块2分别与所述程控电机5和定焦光学镜头1连接，所述定焦光学镜头1对准被测物6；
所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：将被测物置于载物平台3中央；
步骤2：使用数据处理模块2控制程控电机5转动，通过传动装置4带动载物平台3在Y轴方向上从低到高移动；
步骤3：载物平台3每一次移动后，使用数据处理模块2控制定焦光学镜头1拍摄一张图片，拍摄图片的同时记录载物平台3的Y轴高度信息，并传输到数据处理模块2中；
步骤4：重复步骤2-步骤3的操作，直至载物平台3移动的范围大于被测物6的高度，将步骤3中采集到的所有图片汇总；
步骤5：使用数据处理模块2通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
工作原理：本发明基于光学显微技术，结合程控电机驱动的载物平台和带高度信息图像合成空间模型算法，实现微观环境下的3D模型生成技术，其主要是通过以下技术方案实现的：程控电机驱动载物平台在Y轴方向上移动，使被观测物表面完全通过定焦光学镜头焦点，并控制光学镜头在每个高度位置拍摄图片，拍摄时机与载物平台Y轴的移动相同步，保证每张图片均记录拍摄时的载物平台的Y轴高度信息。本发明实现了简便、高精度的3D模型成像。
定焦光学镜头1，定焦光学镜头1即为焦距固定的镜头，被摄物只有刚好处于焦距位置的部分才能形成清晰的图像，受程序控制载物平台每移动1次拍摄1张图像；
数据处理模块2，能够处理和抓取图像中清晰的部门，并按照高度信息重新组合形成3D模型；
载物平台3，托载被测物体；
传动装置4，将电机动能转换为载物平台3在Y轴方向上的动能；
程控电机5，受程序控制，以每次1～2μm的定距移动。
实施例2：
本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤3中，每一次载物平台3移动后，通过数据处理模块2控制定焦光学镜头1对固定焦距处的被测物体6进行拍摄。
本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例1-2任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤2中，通过数据处理模块2控制程控电机5转动，从而通过传动装置4带动载物平台3在Y轴方向上从低到高移动的单次移动范围为1～2μm。
本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，在所述步骤5中：使用数据处理模块2通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，安装Y轴高度顺序将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述定焦光学镜头1的镜头中心和载物平台3的中心、被测物6的物体中心、传动装置4的物体中心轴心对齐。
本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤5中，采用带高度信息图像合成空间模型算法来讲截取的各个高度下的图像部分进行拼接，得到最终的3D模型。
本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。
实施例7：
本实施例在上述实施例1-6任一项的基础上，如图1、图2、图3所示，在基于光学显微的模型生成技术发明中，包括定焦光学镜头1，受程序控制定时拍摄定焦图片；数据处理模块2，控制定焦镜头拍摄和程控电机转动同步进行；载物平台3，托载被测物在Y轴上移动；传动装置4，将程控电机转动转换为载物平台Y轴移动；程控电机5，受驱动带动载物平台移动，电机转动精度影响3D模型生成精度。
工程实施时，基于光学显微的模型生成技术，其特征在于包括以下步骤：
(1)将被测物置于载物平台3中央；
(2)程控电机5转动，通过传动装置4带动载物平台3在Y轴方向上从低到高移动；
(3)载物平台每移动约1～2μm，控制定焦光学镜头1拍摄一张图片，拍摄图片的同时记录载物平台3的Y轴高度信息，并传输到数据处理模块2中；
(4)当载物平台3移动范围大于被测物高度时，数据处理模块2将获取到一组图片；
(5)数据处理模块2通过算法截取每张图片中清晰显示的部分，并按照Y轴高度顺序将各个片段重新拼接，形成3D模型。
本实施例的其他部分与上述实施例1-6任一项相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于光学显微的模型生成方法，基于光学显微装置对被测物(6)进行测量，其特征在于：
所述光学显微装置包括定焦光学镜头(1)、数据处理模块(2)、载物平台(3)、传动装置(4)、程控电机(5)；
所述被测物(6)放置在载物平台(3)的上端面；所述载物平台(3)的下端面与所述传动装置(4)连接；所述传动装置(4)与所述程控电机(5)连接，所述数据处理模块(2)分别与所述程控电机(5)和定焦光学镜头(1)连接，所述定焦光学镜头(1)对准被测物(6)；
所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：将被测物置于载物平台(3)中央；
步骤2：使用数据处理模块(2)控制程控电机(5)转动，通过传动装置(4)带动载物平台(3)在Y轴方向上从低到高移动；
步骤3：载物平台(3)每一次移动后，使用数据处理模块(2)控制定焦光学镜头(1)拍摄一张图片，拍摄图片的同时记录载物平台(3)的Y轴高度信息，并传输到数据处理模块(2)中；
步骤4：重复步骤2-步骤3的操作，直至载物平台(3)移动的范围大于被测物(6)的高度，将步骤3中采集到的所有图片汇总；
步骤5：使用数据处理模块(2)通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
2.如权利要求1所述的一种基于光学显微的模型生成方法，其特征在于，所述步骤3中，每一次载物平台(3)移动后，通过数据处理模块(2)控制定焦光学镜头(1)对固定焦距处的被测物体(6)进行拍摄。
3.如权利要求1所述的一种基于光学显微的模型生成方法，其特征在于，所述步骤2中，通过数据处理模块(2)控制程控电机(5)转动，从而通过传动装置(4)带动载物平台(3)在Y轴方向上从低到高移动的单次移动范围为1～2μm。
4.如权利要求1所述的一种基于光学显微的模型生成方法，其特征在于，在所述步骤5中：使用数据处理模块(2)通过截取算法截取每张图片中显示最清楚的部分，安装Y轴高度顺序将截取的各个部分重新拼接，形成3D模型。
5.如权利要求1所述的一种基于光学显微的模型生成方法，其特征在于，所述定焦光学镜头(1)的镜头中心和载物平台(3)的中心、被测物(6)的物体中心、传动装置(4)的物体中心轴心对齐。
6.如权利要求1所述的一种基于光学显微的模型生成方法，其特征在于，所述步骤5中，采用带高度信息图像合成空间模型算法来讲截取的各个高度下的图像部分进行拼接，得到最终的3D模型。
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