FR2877102A1 - Image acquiring device e.g. microscope, calibrating method, involves acquiring two signals, carrying out retiming of signals, acquiring retiming parameters and calibrating device based on parameters - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE D'ETALONNAGE MECANIQUE PAR RECALAGE DE SIGNALMECHANICAL CALIBRATION METHOD BY SIGNAL REPLACEMENT
La présente invention se rapporte au domaine de la correction des erreurs mécaniques dans les outils 5 d'acquisition de signal. The present invention relates to the field of mechanical error correction in signal acquisition tools.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé d'étalonnage mécanique d'un outil acquisition utilisant les propriétés du signal acquis. The present invention relates more particularly to a method of mechanical calibration of an acquisition tool using the properties of the acquired signal.
Les outils d'acquisition comme les microscopes possèdent une partie mécanique permettant le mouvement de la platine porte objet. La précision des mesures ou acquisitions effectuées dépend alors grandement de la précision de cette partie mécanique. A titre d'exemple, le déplacement de la platine d'un microscope utilise une vis pouvant présenter des irrégularités de forme induisant des irrégularités de déplacement de la platine porte objet. Acquisition tools such as microscopes have a mechanical part allowing the movement of the object holder plate. The accuracy of the measurements or acquisitions made depends greatly on the accuracy of this mechanical part. For example, the displacement of the stage of a microscope uses a screw that may have irregularities in shape inducing irregularities in displacement of the object carrier plate.
L'art antérieur connaît déjà des méthodes de correction des erreurs d'alignement dans les dispositifs mécaniques. Le brevet US 6 076 915 décrit par exemple une méthode d'étalonnage d'une tête d'imprimante à jet d'encre. Pour cela, un ensemble de motifs de test sont imprimés avec une partie de référence et une partie variable. Le scan de ces motifs permet alors un étalonnage de l'appareil grâce aux portions de référence. The prior art already knows methods for correcting alignment errors in mechanical devices. No. 6,076,915 discloses, for example, a method of calibrating an ink jet printer head. For this, a set of test patterns are printed with a reference part and a variable part. The scan of these patterns then allows a calibration of the device through the reference portions.
De manière générale, l'art antérieur connaît beaucoup de méthodes d'étalonnage utilisant des motifs de référence pour corriger les erreurs d'alignement. A ce titre, un des objets de la présente invention est de réaliser un étalonnage des outils d'acquisition sans avoir recours à de telles références prédéfinies. In general, the prior art knows many calibration methods using reference patterns to correct misalignment. As such, one of the objects of the present invention is to perform a calibration of the acquisition tools without resorting to such predefined references.
L'art antérieur connaît également des méthodes de correction des acquisitions numériques. Le brevet 6 503 201 décrit par exemple la correction des images grand champ acquises par une sonde. Les images sont acquises par aller-retour d'une onde ultrasonore. Le temps de parcours de cette onde et le mouvement de la tête de lecture provoquent donc des imprécisions sur l'image grand champs obtenue. Ce brevet décrit alors la correction de ces erreurs d'acquisition pour recaler les images. The prior art also knows methods for correcting digital acquisitions. Patent 6,503,201 for example describes the correction of wide field images acquired by a probe. The images are acquired by round-trip of an ultrasonic wave. The travel time of this wave and the movement of the read head therefore cause inaccuracies on the large field image obtained. This patent then describes the correction of these acquisition errors in order to readjust the images.
La présente invention entend utiliser des méthodes de 15 recalage de signal afin de permettre des corrections d'erreurs mécaniques. The present invention intends to use signal registration methods to enable mechanical error corrections.
Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que elle concerne un procédé d'étalonnage d'un dispositif d'acquisition mobile, caractérisé en ce qu'il comprend - une étape d'acquisition d'un premier signal, ledit dispositif étant dans une première position; - une étape d'acquisition d'un second signal, ledit dispositif étant dans une seconde position, lesdits premiers et second signaux ayant des domaines de définition non disjoints; une étape de recalage dudit second signal sur 30 ledit premier signal; une étape d'acquisition des paramètres dudit recalage; - une étape d'étalonnage dudit dispositif en fonction des paramètres de recalage. To do this, the present invention is of the type described above and is remarkable, in its broadest sense, in that it relates to a method for calibrating a mobile acquisition device, characterized in that it comprises - a step of acquiring a first signal, said device being in a first position; a step of acquiring a second signal, said device being in a second position, said first and second signals having non-disjoint definition domains; a step of resetting said second signal on said first signal; a step of acquiring the parameters of said registration; a step of calibrating said device according to the adjustment parameters.
De préférence, ledit dispositif est un dispositif 5 d'acquisition d'image et en ce que lesdits premiers et second signaux sont des images. Preferably, said device is an image acquisition device and said first and second signals are images.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend une platine de microscope. According to one embodiment, said device comprises a microscope stage.
Avantageusement, lesdits domaines de définition non disjoints sont déterminés en fonction de la quantité d'information présente dans lesdits domaines et de la précision de l'étalonnage désirée. Advantageously, said non-disjoint definition domains are determined as a function of the amount of information present in said domains and the accuracy of the desired calibration.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ciaprès à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées: - la figure 1 illustre le profil des déplacements effectifs de la platine du microscope pilotée par un moteur pas à pas actionnant une vis sans fin. The invention will be better understood from the description, given purely for explanatory purposes, of one embodiment of the invention, with reference to the appended figures: FIG. 1 illustrates the profile of the actual displacements of the microscope stage driven by a stepper motor driving a worm.
- la figure 2 illustre un recalage entre deux images pour deux positions de la platine du microscope. - Figure 2 illustrates a registration between two images for two positions of the microscope stage.
Le dispositif d'acquisition est par exemple un microscope dont la platine est déplacée par une vis. Les tours de vis provoquent le mouvement de la platine du microscope lors des différentes positions d'acquisition. La vis ne possédant pas une géométrie parfaite (par exemple si elle n'est pas parfaitement circulaire), le mouvement de la vis ne correspond pas réellement au mouvement enregistré pour l'acquisition. Un objet de la présente invention est d'évaluer ces erreurs par un dispositif de recalage d'images pour l'étalonnage de l'appareil d'acquisition. The acquisition device is for example a microscope whose plate is moved by a screw. The turns of the screw cause the movement of the microscope stage during the different acquisition positions. The screw does not have a perfect geometry (for example if it is not perfectly circular), the movement of the screw does not really correspond to the movement recorded for the acquisition. An object of the present invention is to evaluate these errors by an image registration device for the calibration of the acquisition apparatus.
Le graphique de la figure 1 représente par exemple les déplacements effectifs de la platine du microscope pilotée par un moteur pas à pas actionnant une vis sans fin selon la présente invention. The graph of FIG. 1 represents, for example, the effective displacements of the stage of the microscope driven by a stepping motor driving an endless screw according to the present invention.
Dans une première série représentée par des carrés, des images sont obtenues, par exemple par un microscope, avec un pas d'échantillonnage des images de 1000 pixels, permettant un recouvrement (overlap) d'environ 25 % pour deux images successives. Il est entendu que ces valeurs sont données à titre indicatif et sont susceptibles d'être modifiées par l'homme du métier en fonction du matériel utilisé, sans toutefois sortir du cadre de la présente invention. In a first series represented by squares, images are obtained, for example by a microscope, with a sampling rate of images of 1000 pixels, allowing overlap of about 25% for two successive images. It is understood that these values are given for information only and may be modified by those skilled in the art depending on the equipment used, without departing from the scope of the present invention.
Une deuxième série d'images, représentée par des cercles, est également acquise afin d'augmenter la précision de l'échantillonnage. Cette deuxième série est décalée de 350 pas moteurs, soit environ 500 pixels. Il est entendu que cette deuxième série correspond à un affinage des mesures d'échantillonnage. L'homme du métier comprendra facilement que cet affinage peut également être obtenu en diminuant le pas d'échantillonnage entre deux images, par exemple de 500 pixels à 300 pixels. A second series of images, represented by circles, is also acquired to increase the accuracy of the sampling. This second series is shifted by 350 engine steps, about 500 pixels. It is understood that this second series corresponds to a refinement of the sampling measurements. Those skilled in the art will easily understand that this refining can also be obtained by decreasing the sampling rate between two images, for example from 500 pixels to 300 pixels.
Il est par ailleurs possible de mesurer le déplacement le long de la vis, par exemple en comptant le nombre de tours de vis, ou une fraction de ce nombre de tours de vis. It is also possible to measure the displacement along the screw, for example by counting the number of turns of screw, or a fraction of this number of screw turns.
Ce déplacement est appelé déplacement objectif de la platine du microscope et correspond à l'axe des abscisses de la figure 1. This displacement is called objective displacement of the microscope stage and corresponds to the abscissa axis of FIG.
En fonction de ce déplacement objectif, un des objets de la présente invention est de mesurer le déplacement effectif de la platine du microscope correspondant à son déplacement réel de mesure en mesure. Il est donné en ordonnée sur la figure 1 pour chacune des séries. According to this objective displacement, one of the objects of the present invention is to measure the effective displacement of the microscope stage corresponding to its actual measurement displacement in measurement. It is given on the ordinate in FIG. 1 for each series.
Cet objectif est atteint en utilisant un procédé de recalage d'image. Ces procédés sont connus de l'homme du métier dans le domaine du traitement de l'image. This objective is achieved by using an image registration method. These methods are known to those skilled in the field of image processing.
Selon le principe général du recalage d'image, grâce à deux mesures d'images comportant une partie de recouvrement, l'analyse des propriétés du signal représentatif de la partie de recouvrement permet de mesurer les paramètres de mouvements de la platine du microscope entre les deux prises de vue. Cette méthode est classiquement utilisée pour l'obtention d'images grand champ à partir d'un ensemble d'images à champ réduit. According to the general principle of image registration, thanks to two image measurements comprising an overlapping part, the analysis of the properties of the signal representative of the overlapping part makes it possible to measure the parameters of movements of the microscope stage between the two shots. This method is conventionally used to obtain large field images from a set of reduced field images.
Ainsi, en enregistrant les paramètres de recalage entre deux images suite à deux mesures du microscope, on obtient la valeur du déplacement réel de la platine, donc la valeur du déplacement effectif tel que défini plus haut. Thus, by recording the registration parameters between two images following two measurements of the microscope, one obtains the value of the real displacement of the plate, therefore the value of the actual displacement as defined above.
Illustré figure 2, on considère un microscope (1). Une première image I. est acquise alors que la platine est dans une première position P1, et une seconde image I2 est acquise alors que la platine est dans une seconde position P2. Le principe général de la présente invention est alors d'effectuer un recalage des deux images II et I2r les paramètres du recalage correspondant alors à la correction nécessaire pour corriger les erreurs entre le déplacement objectif et le déplacement effectif de la platine entre les positions P1 et P2. Illustrated figure 2, we consider a microscope (1). A first image I. is acquired while the platen is in a first position P1, and a second image I2 is acquired while the platen is in a second position P2. The general principle of the present invention is then to make a registration of the two images II and I2r the parameters of the registration then corresponding to the correction necessary to correct the errors between the objective displacement and the actual displacement of the plate between the positions P1 and P2.
Nous avons décrit ici un mode de réalisation où le signal acquis est une image. Il est entendu que cet exemple n'est pas limitatif et que le procédé est identique pour tout type de signal issu d'un dispositif d'acquisition mobile dont les erreurs sont sensiblement reproductibles. We have described here an embodiment where the acquired signal is an image. It is understood that this example is not limiting and that the method is identical for any type of signal from a mobile acquisition device whose errors are substantially reproducible.
Afin de recaler les deux signaux, il est nécessaire que les deux images obtenues possèdent un certain recouvrement. La taille de ce recouvrement dépend de la plus grande erreur mécanique attendue et de la quantité d'information présente dans les images ou plus généralement dans les signaux. En effet, si la zone de recouvrement possède une forte quantité d'information, le recalage des signaux sera assez précis pour permettre le recalage mécanique de l'outil d'acquisition même si cette zone de recouvrement n'est que légèrement plus grande que l'erreur maximale attendue. In order to readjust the two signals, it is necessary that the two images obtained have a certain overlap. The size of this recovery depends on the greatest mechanical error expected and the amount of information present in the images or more generally in the signals. Indeed, if the overlap area has a large amount of information, the registration of the signals will be accurate enough to allow the mechanical registration of the acquisition tool even if this recovery area is only slightly larger than the expected maximum error.
De façon générale, la zone de recouvrement entre deux signaux issus du dispositif d'acquisition correspond à une intersection entre les domaines de définition des deux signaux. Cette intersection peut alors être déterminée par des traitements dans le domaine spatial ou fréquentiel, selon des méthodes connues de l'homme du métier en traitement d'image. In general, the area of overlap between two signals from the acquisition device corresponds to an intersection between the domains of definition of the two signals. This intersection can then be determined by processing in the spatial or frequency domain, according to methods known to those skilled in the field of image processing.
Une fois le recalage des images effectué, on obtient les paramètres de ce recalage, correspondant par exemple au déplacement nécessaire pour recaler l'image 2 sur l'image 1. Ce paramètre correspond donc au déplacement effectif de la figure 1. Once the registration of the images has been carried out, the parameters of this registration are obtained, corresponding, for example, to the displacement required to readjust the image 2 onto the image 1. This parameter therefore corresponds to the actual displacement of FIG. 1.
Une fois la relation entre le déplacement objectif et le déplacement effectif mesuré, le dispositif d'acquisition est alors étalonné pour compenser les erreurs de déplacement. Once the relationship between the objective displacement and the actual measured displacement is determined, the acquisition device is then calibrated to compensate for displacement errors.
Le procédé selon la présente invention permet donc une mesure du déplacement effectif en fonction du déplacement objectif d'un appareil de mesure par recalage de signal. Il est entendu que l'exemple de la vis sans fin pour le mouvement de la platine d'un microscope n'est qu'un exemple non limitatif du procédé selon l'invention. The method according to the present invention thus allows a measurement of the actual displacement as a function of the objective displacement of a measurement apparatus by signal registration. It is understood that the example of the worm for the movement of the stage of a microscope is only a non-limiting example of the method according to the invention.
Le mouvement de l'appareil de mesure peut alors être réalisé par tout dispositif d'actionnement mécanique provoquant éventuellement des erreurs de mesure. Ainsi, même si la figure 1 représente un cas d'actionnement mono-dimensionnel, il est envisageable d'appliquer l'invention dans des cas de mouvement multi-dimensionnel. Les paramètres de recalage du signal seront alors des vecteurs multi- dimensionnels utilisés pour mesurer le déplacement effectif selon plusieurs dimensions. The movement of the measuring apparatus can then be achieved by any mechanical actuating device possibly causing measurement errors. Thus, even if FIG. 1 represents a case of mono-dimensional actuation, it is conceivable to apply the invention in cases of multi-dimensional movement. The signal registration parameters will then be multi-dimensional vectors used to measure the effective displacement in several dimensions.
De la même façon, la nature du signal et la nature du dispositif d'acquisition du signal ne sont pas limitant pour 30 la présente invention. In the same way, the nature of the signal and the nature of the signal acquisition device are not limiting for the present invention.
Enfin, le procédé est particulièrement utilisé afin d'étalonner le dispositif d'acquisition mobile du signal. Finally, the method is particularly used to calibrate the mobile signal acquisition device.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. The invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that the skilled person is able to realize different variants of the invention without departing from the scope of the patent.
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| FR (1) | FR2877102A1 (en) |
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2004
- 2004-10-27 FR FR0452452A patent/FR2877102A1/en active Pending
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