基于平面的微納物體圖像傾斜校正方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于平面的微納物體圖像傾斜校正方法，包括以下步驟：對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，以獲得被測(cè)物體上表面每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)；用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進(jìn)行傾斜校正；若需要進(jìn)行傾斜校正，則將測(cè)量的上表面擬合成一個(gè)傾斜平面，并確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面，將擬合面上每一點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程而變換至標(biāo)準(zhǔn)面上，同時(shí)將測(cè)量得到的每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)過(guò)程進(jìn)行變換后得到校正數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微納物體三維圖像的傾斜校正。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法可以有效實(shí)現(xiàn)微納物體三維圖像z方向?qū)嵸|(zhì)性的傾斜校正，使得到的圖像更加準(zhǔn)確的反應(yīng)出被測(cè)樣品的實(shí)際情況。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種微納物體圖像傾斜校正方法，特別涉及一種，屬于圖像處理

技術(shù)介紹
激光掃描顯微鏡是建立在光學(xué)顯微鏡及各種掃描顯微鏡基礎(chǔ)上的一種新型的掃描成像系統(tǒng)。利用聚焦的激光束在樣品表面掃描，同時(shí)利用光電檢測(cè)器件接收樣品反射光(或透射光)，樣品結(jié)構(gòu)的變化使反射光(或透射光)強(qiáng)度改變，因而使光電檢測(cè)器的輸出電流改變，經(jīng)信號(hào)處理，同步顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。由于被測(cè)樣品屬于微納物體，在采樣時(shí)往往由于放置不平等原因使得被測(cè)樣品出現(xiàn)傾斜的情況。為了準(zhǔn)確的獲得被測(cè)樣品的信息，需要對(duì)采樣得到的圖像進(jìn)行傾斜校正處理，使得到的圖像更加準(zhǔn)確的反應(yīng)出被測(cè)樣品的實(shí)際情況。現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傾斜校正處理方法都是針對(duì)平面圖像進(jìn)行傾斜校正，比如掃描文檔的傾斜校正、車牌的傾斜校正、二維碼的傾斜校正。這些傾斜校正方法主要是對(duì)這些圖像的邊緣進(jìn)行識(shí)別，判斷是否需要傾斜校正，且對(duì)采樣得到的圖像僅進(jìn)行X方向和y方向簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)傾斜校正，并沒(méi)有在z方向進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的傾斜校正。在使用激光掃描顯微鏡對(duì)微納物體掃描成像的系統(tǒng)中，得到的是物體的三維立體坐標(biāo)，使用現(xiàn)有的傾斜校正方位，經(jīng)過(guò)傾斜校正后的數(shù)據(jù)和圖像仍不能準(zhǔn)確反應(yīng)被測(cè)樣品的實(shí)際情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供一種能夠有效解決三維圖像傾斜校正問(wèn)題的方法。本專利技術(shù)提供的傾斜校正方法的思路如圖1所示，根據(jù)微納物體表面的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)得到一個(gè)擬合面，再根據(jù)微納物體的實(shí)際情況確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面，擬合面上每一點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)都可以經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程而變換至標(biāo)準(zhǔn)面上，同時(shí)將測(cè)量得到的高度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)過(guò)程進(jìn)行變換后得到校正數(shù)據(jù)，此時(shí)就認(rèn)為這個(gè)校正數(shù)據(jù)是物體的實(shí)際高度值。因?yàn)閿M合面是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算擬合得到，所以認(rèn)為擬合面的傾斜程度與被測(cè)樣品的傾斜程度相同。所以擬合面的傾斜校正過(guò)程就是被測(cè)數(shù)據(jù)的傾斜校正過(guò)程。根據(jù)用戶所選擇的傾斜校正的方法不同，擬合面的計(jì)算方法可以是自動(dòng)的、手動(dòng)剖面的、手動(dòng)三點(diǎn)的。本專利技術(shù)提供的傾斜校正方法適用于微納物體由于放置不平等原因出現(xiàn)了傾斜，但是表面并未發(fā)生變形的情況。在這種情況下，擬合面是一個(gè)傾斜平面，以此來(lái)進(jìn)行傾斜校正。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種，包括以下步驟對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，以獲得被測(cè)物體上表面每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)；用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進(jìn)行傾斜校正；若需要進(jìn)行傾斜校正，則將測(cè)量的上表面擬合成一個(gè)傾斜平面，并確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面，將擬合面上每一點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程而變換至標(biāo)準(zhǔn)面上，同時(shí)將測(cè)量得到的每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)過(guò)程進(jìn)行變換后得到校正數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微納物體三維圖像的傾斜校正。有益效果本專利技術(shù)提供的方法可以有效實(shí)現(xiàn)微納物體三維圖像z方向?qū)嵸|(zhì)性的傾斜校正，使得到的圖像更加準(zhǔn)確的反應(yīng)出被測(cè)樣品的實(shí)際情況。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法的原理示意圖；圖2為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法的流程圖；圖3為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法步驟102的具體流程圖；圖4為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法步驟103和104的具體流程圖。圖5為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法步驟1041的具體流程圖。圖6為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法步驟1042的具體流程圖。圖7為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法步驟1043的具體流程圖。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。圖2為本專利技術(shù)圖像傾斜校正方法實(shí)施例的流程圖。如圖1所示，本實(shí)施例圖像傾斜校正方法，包括步驟101、對(duì)采樣得到的圖像信息進(jìn)行提取以獲得被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)。具體而言，本實(shí)施例中的步驟101對(duì)獲取的圖像信息進(jìn)行處理，并從圖像信息中提取到被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)。本實(shí)施例以差動(dòng)共焦顯微鏡為例進(jìn)行說(shuō)明，通過(guò)差動(dòng)共焦顯微鏡上設(shè)置的攝像頭等圖像獲取設(shè)備，獲得置物臺(tái)上被測(cè)樣品的圖像信息，包括樣品上表面每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)、亮度數(shù)據(jù)等。然后，提取圖像信息中的高度數(shù)據(jù)。步驟102、將高度數(shù)據(jù)進(jìn)行色板映射，獲得高度圖像，其目的是通過(guò)觀察高度圖像，判斷被測(cè)樣品是否傾斜，高度圖像及數(shù)據(jù)是否需要進(jìn)行傾斜校正。具體而言，通過(guò)步驟101獲得被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)后，通過(guò)步驟102對(duì)獲得的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行色板映射處理，使處理后的圖像變?yōu)椴噬母叨葓D像。步驟103、用戶在X方向和y方向分別確定一條直線，獲取直線切割處的高度數(shù)據(jù)，畫(huà)出高度折線圖。根據(jù)得到的高度圖像以及剖面高度折線圖，用戶可以很容易的確定高度圖像是否為傾斜的，若高度圖像傾斜，則由用戶選擇使用哪種方法對(duì)高度數(shù)據(jù)和高度圖像進(jìn)行傾斜校正。步驟104、選擇傾斜校正的方法之后，通過(guò)步驟104進(jìn)行傾斜校正。具體而言，當(dāng)通過(guò)步驟103得知獲得的被測(cè)樣品的高度圖像為傾斜狀態(tài)后，則可以判斷被測(cè)樣品為傾斜狀態(tài)，需要對(duì)傾斜的高度圖像進(jìn)行傾斜校正處理，則通過(guò)步驟104對(duì)被測(cè)樣品的高度圖像進(jìn)行校正處理，以獲得無(wú)傾斜角度的被測(cè)樣品的高度圖像和高度數(shù)據(jù)，以便后續(xù)程序根據(jù)無(wú)傾斜角度的高度圖像獲得被測(cè)樣品的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。基于上述技術(shù)方案，可選的，如圖3所示，本實(shí)施例中的步驟102具體包括如下步驟步驟1021、將被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)映射到某個(gè)高度域內(nèi)。具體的，步驟1021對(duì)步驟101獲得的被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲得被測(cè)樣品高度最大值和最小值，并將其分段成為一些連續(xù)的高度域，被測(cè)樣品每個(gè)點(diǎn)上的高度數(shù)據(jù)都能對(duì)應(yīng)到某個(gè)高度域內(nèi)。步驟1022、將每個(gè)高度域都對(duì)應(yīng)色板上的某個(gè)對(duì)應(yīng)的顏色。具體的，通過(guò)步驟1021將被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)映射到某個(gè)高度域內(nèi)，根據(jù)高度域的數(shù)量將色板的顏色分區(qū)，將高度域與色板上的顏色--對(duì)應(yīng)。 步驟1023、在高度圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上記錄色板上對(duì)應(yīng)的顏色。具體的，通過(guò)步驟1021和步驟1022后根據(jù)高度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到的顏色記錄在高度圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)上。步驟1024、根據(jù)高度圖像記錄的色彩信息渲染出高度圖像。本實(shí)施例圖像傾斜校正方法，由用戶判斷高度圖像是否傾斜，并選擇手動(dòng)或自動(dòng)的傾斜校正方法。基于上述技術(shù)方案，可選的，如圖4所述，本實(shí)施例中的步驟103具體包括如下步驟步驟1031、具體的，通過(guò)步驟102得到被測(cè)樣品的高度圖像后，會(huì)將其渲染并顯示出來(lái)。步驟1032、會(huì)根據(jù)用戶選擇的位置獲取被測(cè)樣品的剖面高度數(shù)據(jù)并渲染高度折線圖。具體的，用戶在X方向和y方向分別確定一條直線，獲取直線切割處的高度數(shù)據(jù)，畫(huà)出高度折線圖。步驟1033、根據(jù)步驟1031得到的高度圖像以及步驟1032得到的剖面高度折線圖，用戶可以很容易的確定高度圖像是否為傾斜的，得知高度圖像是傾斜的后，需要通過(guò)步驟104進(jìn)行傾斜校正處理。本實(shí)施例傾斜校正方法通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)擬合的方法得到被測(cè)樣品的傾斜角度，傾斜角度是傾斜面與標(biāo)準(zhǔn)面的夾角。然后用把傾斜面變換至標(biāo)準(zhǔn)面的過(guò)程去變換被測(cè)樣品的高度數(shù)據(jù)和高度圖像，這樣就得到被測(cè)樣品不傾斜的真實(shí)數(shù)據(jù)。基于上述技術(shù)方案，可選的，如圖5、圖6、圖7所示，本實(shí)施例中的步驟1041、步驟1042、步驟1043具體包括如下步驟步驟1041通過(guò)基于平面的微納物體自動(dòng)傾斜校正方法對(duì)被本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于平面的微納物體圖像傾斜校正方法，其特征在于，包括以下步驟：對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，以獲得被測(cè)物體上表面每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)；用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進(jìn)行傾斜校正；若需要進(jìn)行傾斜校正，則將測(cè)量的上表面擬合成一個(gè)傾斜平面，并確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平面，將擬合面上每一點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程而變換至標(biāo)準(zhǔn)面上，同時(shí)將測(cè)量得到的每個(gè)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)過(guò)程進(jìn)行變換后得到校正數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微納物體三維圖像的傾斜校正。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金福生，安婧雯，宋紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：