基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有采集圖像信息的相機(jī)，所述相機(jī)經(jīng)透鏡和電子物鏡將采集的圖像信息輸送至PC，所述PC經(jīng)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出調(diào)焦信號(hào)至電子物鏡，所述的相機(jī)至少設(shè)有兩個(gè)，所述電子物鏡經(jīng)分束器將圖形信息輸送至不同的相機(jī)，順序控制器輸出啟動(dòng)信號(hào)至每個(gè)所述的相機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過多個(gè)相機(jī)配合采集圖像，能夠獲得高速顯微圖像采集，不僅降低了設(shè)備成本，也使得設(shè)備采集的精度和速度更高。
【專利說明】
基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高速顯微圖像采集系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)的檢測速度節(jié)拍是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，常規(guī)的顯微檢測光學(xué)頭由一個(gè)照明裝置，一個(gè)物鏡，一個(gè)筒鏡和一個(gè)圖像傳感器(或相機(jī))組成。為了達(dá)到高速圖像采集，通常的做法是增加光學(xué)頭的個(gè)數(shù)。但這種做法有可能會(huì)受到成本限制，因?yàn)楦咝实恼彰飨到y(tǒng)，高分辨率的物鏡和所配備的調(diào)焦系統(tǒng)價(jià)格高昂。另外，被檢測的物體也可能沒有空間來放置多個(gè)光學(xué)頭。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)精簡、采集精度高、制造成本低的高速顯微圖像采集系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有采集圖像信息的相機(jī)，所述相機(jī)經(jīng)透鏡和電子物鏡將采集的圖像信息輸送至PC，所述PC經(jīng)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出調(diào)焦信號(hào)至電子物鏡，所述的相機(jī)至少設(shè)有兩個(gè)，所述電子物鏡經(jīng)分束器將圖形信息輸送至不同的相機(jī)，順序控制器輸出啟動(dòng)信號(hào)至每個(gè)所述的相機(jī)。
[0005]所述的相機(jī)配有閃光燈，所述順序控制器輸出啟動(dòng)信號(hào)至閃光燈。
[0006]所述的相機(jī)設(shè)有四個(gè)，且每個(gè)相機(jī)配有獨(dú)立的透鏡，每兩個(gè)相機(jī)及其透鏡經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器構(gòu)成連接第二級(jí)分束器的光通路，所述第二級(jí)分束器與閃光燈光線輸出端經(jīng)第三分束器構(gòu)成連接電子物鏡的光通路。
[0007]所述的相機(jī)設(shè)有四個(gè)，每兩個(gè)相機(jī)經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器構(gòu)成連接第二級(jí)分束器的光通路，第二級(jí)分束器與第三分束器之間設(shè)有透鏡，所述第二級(jí)分束器與閃光燈光線輸出端經(jīng)第三分束器構(gòu)成連接電子物鏡的光通路。
[0008]所述相機(jī)包括但不限于面陣CM0S、(XD，、InGaAs、單色或者彩色相機(jī)。
[0009]所述閃光燈包括但不限于氙燈，激光，LED，鹵素?zé)艋虻入x子體光源。
[0010]所述閃光燈波長范圍包括紅外，可見光，紫外，深紫外。
[0011]基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)的采集方法，每個(gè)相機(jī)逐一采集圖像信息，所有相機(jī)均拍攝完一次計(jì)為一個(gè)周期，一個(gè)周期完成后循環(huán)進(jìn)入下一個(gè)周期采集，且每次每個(gè)相機(jī)采集時(shí)閃光燈同時(shí)啟動(dòng)閃爍一次，PC按照相機(jī)拍攝時(shí)間順序?qū)⒚總€(gè)相機(jī)所采集的圖像信息存儲(chǔ)。
[0012]所述相機(jī)的成像照明方式包括但不限于亮場，暗場，離軸照明。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過多個(gè)相機(jī)配合采集圖像，能夠獲得高速顯微圖像采集，不僅降低了設(shè)備成本，也使得設(shè)備采集的精度和速度更高?！靖綀D說明】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明:
[0015]圖1為實(shí)施例1高速顯微圖像采集系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖2為實(shí)施例2高速顯微圖像采集系統(tǒng)示意圖；[〇〇17]圖3為照明和各相機(jī)快門的時(shí)序控制圖；
[0018]圖4為各相機(jī)在勻速掃描中采集的圖像位置；
[0019]上述圖中的標(biāo)記均為:1、PC;2、調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3、順序控制器;4、相機(jī);5、透鏡;6、 閃光燈;7、電子物鏡;8、分束器。【具體實(shí)施方式】
[0020]基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)設(shè)有采集圖像信息的相機(jī)4(圖像傳感器)，相機(jī)4包括但不限于面陣CM0S、(XD，、InGaAs、單色或者彩色相機(jī)4。
[0021]相機(jī)4經(jīng)透鏡5和電子物鏡7將采集的圖像信息輸送至PC1，任何采集的圖像信息傳送到PC1 的接口和協(xié)議，包括但不限于USB3，IEEE-1394，GigE，Camera-1 ink，CoaXPress，或者PCIeWCl經(jīng)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2輸出調(diào)焦信號(hào)至電子物鏡7,為了提高相機(jī)4采集速率，相機(jī)4 至少設(shè)有兩個(gè)，電子物鏡7經(jīng)分束器8將圖形信息輸送至不同的相機(jī)4,順序控制器3輸出啟動(dòng)信號(hào)至每個(gè)相機(jī)4,控制每個(gè)相機(jī)4逐一采集圖像信息，此外，相機(jī)4配有閃光燈6,順序控制器3同時(shí)輸出啟動(dòng)信號(hào)至閃光燈6,配合相機(jī)4采集圖像信息。閃光燈6包括但不限于氙燈， 激光，LED，鹵素?zé)艋虻入x子體光源。閃光燈6波長范圍包括紅外，可見光，紫外，深紫外。 [〇〇22]如果一個(gè)相機(jī)4的幀率是600幅/s.通過一個(gè)4個(gè)相機(jī)4的分時(shí)采集系統(tǒng)就能得到 4x600幅/s = 2400幅/s的圖像。[〇〇23]若采用USB3的圖像采集接口，目前在市場上能買到的最快的相機(jī)4的數(shù)據(jù)采集和傳輸率大約是350MB/S。運(yùn)用該發(fā)明的圖像分時(shí)采集技術(shù)，用四個(gè)相機(jī)4,整體的圖像采集速率則可達(dá)到1.4GB/S.這將是在目前(2016年)全世界范圍內(nèi)單個(gè)PC1不用圖像采集卡能達(dá)到的最快的圖像采集速率。[〇〇24]若采用CoaXPress的圖像采集接口，目前在市場上能買到的最快的相機(jī)4的數(shù)據(jù)采集和傳輸率大約是2.2GB/s。運(yùn)用該發(fā)明的圖像分時(shí)采集技術(shù)，用四個(gè)相機(jī)4,整體的圖像采集速率則可達(dá)到8.8GB/S。
[0025]基于相機(jī)4的設(shè)置，可以存在以下兩個(gè)實(shí)施例:
[0026]實(shí)施例1 一個(gè)物鏡配多個(gè)筒鏡和相機(jī)4,如圖1所示，相機(jī)4設(shè)有四個(gè)，且每個(gè)相機(jī)4 配有獨(dú)立的透鏡5,每兩個(gè)相機(jī)4及其透鏡5經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器8構(gòu)成連接第二級(jí)分束器8 的光通路，第二級(jí)分束器8與閃光燈6光線輸出端經(jīng)第三分束器8構(gòu)成連接電子物鏡7的光通路。即在成像光路的平行光部分，通過分束器8把成像光束一分為二，然后二分為四，每一個(gè)相機(jī)4有各自的透鏡5。
[0027]實(shí)施例2—個(gè)筒鏡配有多個(gè)相機(jī)4接口，如圖2所示，相機(jī)4設(shè)有四個(gè)，每兩個(gè)相機(jī)4 經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器8構(gòu)成連接第二級(jí)分束器8的光通路，第二級(jí)分束器8與第三分束器8之間設(shè)有透鏡5,第二級(jí)分束器8與閃光燈6光線輸出端經(jīng)第三分束器8構(gòu)成連接電子物鏡7的光通路。即在成像光路的平行光部分，通過分束器8把成像光束一分為二，然后二分為四，每一個(gè)相機(jī)4共用一個(gè)透鏡5。[〇〇28]基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)的采集方法，如圖3、4所示，每個(gè)相機(jī)4逐一采集圖像信息，所有相機(jī)4均拍攝完一次計(jì)為一個(gè)周期，一個(gè)周期完成后循環(huán)進(jìn)入下一個(gè)周期采集，且每次每個(gè)相機(jī)4采集時(shí)閃光燈6同時(shí)啟動(dòng)閃爍一次，PC1按照相機(jī)4拍攝時(shí)間順序?qū)⒚總€(gè)相機(jī)4所采集的圖像信息存儲(chǔ)，相機(jī)4的成像照明方式包括但不限于亮場，暗場，離軸照明。假若所有相機(jī)4同時(shí)打開快門，曝光時(shí)間長短也一樣的話，所有相機(jī)4所接受到的成像信息是一致的。在一個(gè)掃描式的檢測系統(tǒng)里，我們勻速地移動(dòng)(方向垂直于光軸)被檢測物體，在每一幅圖像的位置打開閃光燈6,相機(jī)4的觸發(fā)則是輪流進(jìn)行。這樣我們就可以得到一個(gè)分時(shí)的圖像采集系統(tǒng)。
[0029]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有采集圖像信息的相機(jī)，所述相機(jī) 經(jīng)透鏡和電子物鏡將采集的圖像信息輸送至PC，所述PC經(jīng)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出調(diào)焦信號(hào)至電 子物鏡，其特征在于:所述的相機(jī)至少設(shè)有兩個(gè)，所述電子物鏡經(jīng)分束器將圖形信息輸送至 不同的相機(jī)，順序控制器輸出啟動(dòng)信號(hào)至每個(gè)所述的相機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的 相機(jī)配有閃光燈，所述順序控制器輸出啟動(dòng)信號(hào)至閃光燈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的 相機(jī)設(shè)有四個(gè)，且每個(gè)相機(jī)配有獨(dú)立的透鏡，每兩個(gè)相機(jī)及其透鏡經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器構(gòu) 成連接第二級(jí)分束器的光通路，所述第二級(jí)分束器與閃光燈光線輸出端經(jīng)第三分束器構(gòu)成 連接電子物鏡的光通路。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的 相機(jī)設(shè)有四個(gè)，每兩個(gè)相機(jī)經(jīng)一個(gè)第一級(jí)分束器構(gòu)成連接第二級(jí)分束器的光通路，第二級(jí) 分束器與第三分束器之間設(shè)有透鏡，所述第二級(jí)分束器與閃光燈光線輸出端經(jīng)第三分束器 構(gòu)成連接電子物鏡的光通路。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所 述相機(jī)包括但不限于面陣〇1103、0:0、11^&48、單色或者彩色相機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所 述閃光燈包括但不限于氙燈，激光，LED，鹵素?zé)艋虻入x子體光源。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)，其特征在于:所 述閃光燈波長范圍包括紅外，可見光，紫外，深紫外。8.基于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)的采集方 法，其特征在于:每個(gè)相機(jī)逐一采集圖像信息，所有相機(jī)均拍攝完一次計(jì)為一個(gè)周期，一個(gè) 周期完成后循環(huán)進(jìn)入下一個(gè)周期采集，且每次每個(gè)相機(jī)采集時(shí)閃光燈同時(shí)啟動(dòng)閃爍一次， PC按照相機(jī)拍攝時(shí)間順序?qū)⒚總€(gè)相機(jī)所采集的圖像信息存儲(chǔ)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于分時(shí)控制的高速顯微圖像采集系統(tǒng)的采集方法，其特征 在于，所述相機(jī)的成像照明方式包括但不限于亮場，暗場，離軸照明。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK105954189SQ201610141315
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】伍祥辰
【申請(qǐng)人】伍祥辰