一种面阵相机连续扫描成像的控制方法技术

本发明专利技术涉及成像技术领域，具体涉及一种面阵相机连续扫描成像的控制方法。针对现有技术中线阵相机和面阵相机的成像方法均不能够满足生物医药领域对成像速度的需求，本发明专利技术提供的面阵相机连续扫描的控制方法主要包括如下步骤：(1)确定面阵相机开始采图的位置阵列(X

【技术实现步骤摘要】
一种面阵相机连续扫描成像的控制方法
本专利技术涉及成像
，具体涉及一种面阵相机连续扫描成像的控制方法。
技术介绍
随着互补金属氧化物半导体(CMOS)技术和相机成像技术的发展，成像应用已经普及到工业和医疗等各个领域。从成像产品形态角度，目前市面上分为面阵相机和线阵相机两个主要形态。线阵相机由一行或数行感光单元(CCD/CMOS)组成，感光区域成线型，一般芯片上只有数K感光单元(像素点)。面阵相机一般是由数百行到数千行感光单元组成，感光区域成矩形，一般芯片上有数十K～数十M感光单元(像素点)。线阵相机(如图1所示)中，线阵CCD/CMOS图像传感器是由一列MOS(金属—氧化物—半导体)光敏单元和一列CCD/CMOS移位寄存器并行而构成的。如果要用线阵CCD/CMOS获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵CCD/CMOS每一扫描行的坐标。由于感光单元排列是一维的，所以每次曝光仅仅是目标上的一条线被成像，形成一行图像，随着目标物体与摄像机之间的相对运动，摄像机连续曝光，最后形成一幅二维图像。一般只有在两种情况下使用这种相机：(1)被测视野为细长的带状，比如滚筒上检测的问题；(2)需要极大的视野或极高的精度。采用线阵相机进行扫描成像的方法的优点是：每一行扫描的像素数可以是512～12000，总像元数相对面阵CCD/CMOS相机较少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。但是，由于线阵相机每次只能对一行或数行成像，线阵相机的扫描对相机或者目标移动的精度较高。且存在扫描速度过慢的问题，限制了其应用。面阵相机(如图2所示)中，面阵CCD/CMOS图像传感器按照一定的方式将一维线阵CCD/CMOS的光敏单元及移位寄作器排列成二维阵列。其传输和读出的方式有不同的类型，基本构成有帧转移方式、行间转移方式两种。面阵摄像机的感光单元按二维阵列排列，阵列中的每个感光单元对应一个像素，被拍摄的目标的一个面被成像，目标与摄像机之间可以是静止的，也可以是相对运动的。CCD/CMOS面阵图像传感器主要用来装配轻型摄像机供工业监视及民用，主要优点是分辨率高、弥散性低、噪声小，可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般相对线阵CCD/CMOS较少，帧幅率受到限制。此外，对于成像面积较大的情况，目前面阵相机连续成像时需要将运动中的相机或者目标短暂停留，不断重复“停止-拍照”的动作直到完成全部拍照成像，存在成像速度较慢的缺陷。对于成像技术，由于应用领域不同，对成像的要求也不一样，因而通常需要根据对成像的要求选择合适的成像相机和方法。在生物医药领域，大都是把样品放大几十倍到几百倍的显微模式下成像，对成像速度有很高要求，现有的线阵相机扫描和面阵相机拍照模式都不能满足成像速度进一步提升的需求。
技术实现思路
针对现有技术中线阵相机和面阵相机的成像方法均不能够满足生物医药领域对成像速度的需求，本专利技术提供一种面阵相机连续扫描成像的控制方法，其目的在于：提高面阵相机的成像速度使其能够用于生物医药领域的成像。一种面阵相机连续扫描成像的控制方法，通过控制系统控制位移装置、调焦装置和面阵相机动作，具体包括如下步骤：(1)在被扫描目标表面设置采图点阵列，确定阵列中每一个采图点的平面坐标(Xi，Yi)；在每一个采图点(Xi，Yi)处通过调节被扫描目标的表面高度计算面阵相机的焦距位置(Zi)，得到面阵相机开始采图的位置阵列(Xi，Yi，Zi)；其中，i根据采图的顺序取0至n的整数；X、Y和Z为以被扫描目标为参考系的三维坐标系的坐标值，X轴和Y轴形成的平面与面阵相机采图的方向垂直，Z轴与面阵相机采图的方向平行；(2)控制系统发出控制信号使位移装置驱动面阵相机或被扫描目标根据Xi和Yi的值，在X轴和Y轴方向上保持恒速运动，并完成对被扫描目标的扫描；所述扫描的过程为按照i取0至n的顺序，在位置(Xi,Yi,Zi)进行采图，每一次采图具体包括如下步骤：(a)控制系统发出控制信号，根据Zi值，使调焦装置完成焦距调节；所述焦距调节在面阵相机在X轴和Y轴方向上到达位置(Xi,Yi)之前完成；(b)面阵相机运动至位置(Xi,Yi)时，控制系统发出触发采图的控制信号，使面阵相机完成采图成像。优选的，步骤(b)中，在所述面阵相机进行采图成像的过程中，调焦装置根据实际焦平面和焦距位置(Zi)的偏差，对焦距进行动态修正。优选的，采图点阵列的设置方式满足如下条件：所述被扫描目标表面在Y轴方向上被分隔成至少两列扫描区域，所述面阵相机或被扫描目标保持恒速运动的运动路径为：首先，使面阵相机位于一列扫描区域的一端，并沿着扫描区域的X轴直线运动；完成所述扫描区域的采图成像后，沿着Y轴运动使面阵相机位于另一列扫描区域的一端，再次沿着X轴直线运动；重复上述过程直至对被扫描目标的扫描完成。优选的，触发采图的控制信号发出的时间点通过检测或计算位移装置的运动路程确定。优选的，所述面阵相机完成一次采图成像的时间Tc满足：Vx×Tc≤Ri和Vy×Tc≤Ri，其中，Vx和Vy分别是位移装置驱动面阵相机或被扫描目标在三维空间中的X和Y两个坐标轴上的运动速度，Ri对采图成像得到的图像像素分辨率的需求。优选的，所述面阵相机由Xm-1运动至Xm所需要的时间Tx、面阵相机由Ym-1运动至Ym所需要的时间Ty及焦距位置由Zm-1调节至Zm所需要的时间Tz满足：MAX(Tx,Ty,Tz)≤TJ，其中，TJ是相邻两次触发采图的控制信号之间的时间间隔，MAX(Tx,Ty,Tz)是指Tx、Ty或Tz中的最大值，(Xm,Ym,Zm)和(Xm-1,Ym-1,Zm-1)分别是相邻两个采图成像位置坐标值。本专利技术还提供应用上述控制方法的装置，包括控制系统、位移装置、调焦装置和面阵相机，所述控制系统分别与位移装置、调焦装置和面阵相机通过电性连接。优选的，还包括照明系统，所述照明系统中的光源为LED或科勒照明；和/或，所述控制系统为服务器、PC或微处理器；和/或，所述位移装置包括X轴驱动装置和Y轴驱动装置；和/或，所述面阵相机包括成像系统，所述成像系统包括光学物镜、管镜和/或成像镜；和/或，所述调焦装置用于驱动被扫描目标或面阵相机中的光学元件运动。优选的，所述位移装置还包括Z轴驱动装置；和/或，所述X轴驱动装置和Y轴驱动装置上设置有位移传感器。和/或，所述调焦装置，和/或，X轴驱动装置，和/或，Y轴驱动装置，和/或，Z轴驱动装置包括丝杆马达或线性马达。本专利技术还提供上述装置用于生物样品的显微成像的用途。采用本专利技术提供的控制方法，能够实现不停顿面阵相机(或被扫描目标)移动的前提下，连续扫描采集图像，从而提高扫描成像的速度。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面阵相机连续扫描成像的控制方法，其特征在于：通过控制系统控制位移装置、调焦装置和面阵相机动作，具体包括如下步骤：/n(1)在被扫描目标表面设置采图点阵列，确定阵列中每一个采图点的平面坐标(X

【技术特征摘要】
1.一种面阵相机连续扫描成像的控制方法，其特征在于：通过控制系统控制位移装置、调焦装置和面阵相机动作，具体包括如下步骤：
(1)在被扫描目标表面设置采图点阵列，确定阵列中每一个采图点的平面坐标(Xi，Yi)；在每一个采图点(Xi，Yi)处通过调节被扫描目标的表面高度计算面阵相机的焦距位置(Zi)，得到面阵相机开始采图的位置阵列(Xi，Yi，Zi)；
其中，i根据采图的顺序取0至n的整数；X、Y和Z为以被扫描目标为参考系的三维坐标系的坐标值，X轴和Y轴形成的平面与面阵相机采图的方向垂直，Z轴与面阵相机采图的方向平行；
(2)控制系统发出控制信号使位移装置驱动面阵相机或被扫描目标根据Xi和Yi的值，在X轴和Y轴方向上保持恒速运动，并完成对被扫描目标的扫描；
所述扫描的过程为按照i取0至n的顺序，在位置(Xi,Yi,Zi)进行采图，每一次采图具体包括如下步骤：
(a)控制系统发出控制信号，根据Zi值，使调焦装置完成焦距调节；所述焦距调节在面阵相机在X轴和Y轴方向上到达位置(Xi,Yi)之前完成；
(b)面阵相机运动至位置(Xi,Yi)时，控制系统发出触发采图的控制信号，使面阵相机完成采图成像。


2.按照权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤(b)中，在所述面阵相机进行采图成像的过程中，调焦装置根据实际焦平面和焦距位置(Zi)的偏差，对焦距进行动态修正。


3.按照权利要求1所述的控制方法，其特征在于：采图点阵列的设置方式满足如下条件：所述被扫描目标表面在Y轴方向上被分隔成至少两列扫描区域，所述面阵相机或被扫描目标保持恒速运动的运动路径为：首先，使面阵相机位于一列扫描区域的一端，并沿着扫描区域的X轴直线运动；完成所述扫描区域的采图成像后，沿着Y轴运动使面阵相机位于另一列扫描区域的一端，再次沿着X轴直线运动；重复上述过程直至对被扫描目标的扫描完成。


4.按照权利要求1所述的控制方法，其特征在于：触发采图的控制信号发出的时间点通过检测或计算位移装置的运动路程确...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑众喜，张芳超，刘伟，蔡小玲，
申请(专利权)人：苏州优纳医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32