影像采集装置，影像显示方法和记录介质，以及存储在其上的影像显示程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种影像采集装置，用于采集物理物体的影像并显示采集到的影像，用以复合并实时显示形状扭曲分级标尺到采集到的影像，该装置包括用于产生分级标尺的分级标尺产生部件，该分级标尺被用于在采集到的影像中指示物理物体的维度；一个数据存储装置，用于存储用于校正形状分级标尺形状的校正数据，该校正数据通过添加与所述扭曲和失真引起的相同程度的扭曲到所述生成的分级标尺上来校正分级标尺的形状；一个分级标尺形状校正部件，用于产生形状扭曲分级标尺，通过校正数据校正分级标尺形状；以及一个影像复合部件，用于将生成的形状扭曲分级标尺和采集到的影像复合起来，并将采集到的影像与形状扭曲分级标尺复合显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于影像采集装置的技术，该装置能够采集物理物体的影像并 显示采集到的影像，显示用于指示物理物体维度的分级标尺，以便作为一个覆盖层显示在 采集到的影像上。
技术介绍
近几年，影像采集装置被广泛用于在观察中采集物理物体的影像，并在其显示单 元，如液晶显示器或者有机/无机的电子荧光屏上实时显示采集到的影像，例如包括内窥 镜，数码照相机和数码摄像机。这种影像采集装置通过利用由透镜系统组成的影像采集光 学部件，实现将从物理物体上反射的光线成像在图像传感器如CCD和CMOS上作为物体的影 像，从而采集完整的物体影像。利用影像采集光学部件完成在图像传感器上的物体影像相比实际的物理物体通 常会产生失真，这种失真来源于在影像采集光学部件的失真和畸变。在图11中将会给出一 个图像失真的例子以便于理解。图11给出了由于在影像采集光学系统的失真和畸变而在物体的影像上产生的失 真。图11(a)给出了实际的物理物体。图11(b)给出了利用影像采集光学部件采集的图 11(a)中所示的物理物体的完整影像，图像具有球面形失真和畸变的特征。从这些图中可以 看出，由于由影像采集光学部件完成的物体的影像与实际物理物体相比较具有失真，由影 像采集装置采集到的影像与实际物理物体相比也变成了失真的影像。当一个广角透镜系统用于影像采集光学部件时，就会发现图11(b)中的球面形失 真，并且当广角系统用于短距离数据采集时失真情况尤为明显。由于广角镜头系统具有大 的景深以及较宽的图像聚焦的特性，因此经常用于内窥镜，内窥镜的影像采集光学部件在 结构上很难构造具有可驱动含有多个透镜的系统的调焦机构。由于内窥镜通常要采集介于 几个毫米到几十厘米的短距离范围内的物理物体的影像，所以所述球面形畸变很明显地产 生。当使用所述的这种影像采集装置采集影像时，使用者有这样的需求，即从显示部 件中显示的采集到的影像中识别出物理物体的真实维度。为了满足这一需求，有人给出了 这样一种技术提议，在内窥镜中设置复数个用于采集物理物体的影像的影像采集装置，基 于具有代表性点的位置关系计算这些代表点在采集到的复数个影像中的三维坐标，然后根 据计算的三维坐标将分级标尺作为一个覆盖层显示在采集到的影像中。(例如，参考JP 2002-156212A)在内窥镜的使用上还有这样的技术提议，提供一种内窥镜位置和方向探测方法， 用于计算内窥镜的头的空间位置和方向，一种位移信息计算方法，用于根据个别点在内窥 镜的一系列连续影像中的位移计算内窥镜的影像沿面内方向的位移，以及一种深度信息计 算方法，根据内窥镜镜头的空间位置和方向，和内窥镜影响沿着平面内方向的位移，计算这些点在内窥镜影像上的三维坐标。然后根据计算出的这些点的三维坐标显示分级标尺。(例 如，参考 JP2000-210248A)在内窥镜的使用上还有这样的技术提议，提供一个测量光扫描方法，然后计算出 在激光的扫描线上和内窥镜的头上，那些单独的点之间的距离，之后根据计算结果显示分 级标尺。(例如，参考JPO5-CMl9OlAd993))在内窥镜上还有这样的技术提议，提供一个距离影像传感器，用于采集代表至目 标的距离的二维分布的范围影像，之后根据计算结果显示出分级标尺。(例如，参考JP 2005-087468A)参照专利文献，所述技术提议具有如下所述的问题。在文献JP 2002-156212A中提及的技术中，需要探测利用复数个影像采集装置采 集到的复数个影像中相应的代表点。为了探测采集到的复数个影像中相应的代表点，还需 为每一幅采集到的影像计算校正值以补偿由于影像采集光学部件产生的失真和畸变而造 成的失真。由于计算过程具有非常高的复杂性，当采用一般用途的计算机，例如采用个人计 算机(下文中称作“PC”)很难处理这些采集到的影像数据，并将分级标尺作为覆盖层实时 显示到采集到的影像中。在文献JP 2000-210248A中提及的技术中，在连续的采集到的影像中相应的代表 点被检测出来，之后计算出每个代表点分别对应的三维坐标。于是，与在专利文献1中提及 的技术类似的方法，这里也有同样的问题，由于计算过程的复杂性，处理这些计算的要求非 常高，在个人计算机中实时显示分类标尺并覆盖在采集到的影像上非常困难。此外，由于在 内窥镜中要求安装内窥镜位置和方向传感器以探测内窥镜的头所在的位置和方向，这就产 生了这样一个问题，内窥镜的造价变得更高。在文献JP 05-041901A中提及的技术中，激光光源的物理位置是利用测量光扫描 的方法来控制的，激光在内窥镜视场中的扫描范围是通过连续地转换所用的光纤来引导激 光到达内窥镜的头上，因此，沿着扫描线上的目标距离是根据反射激光来计算的。由于这一 配置产生了下述问题，即要求一个能够精确控制激光源的物理位置的装置，于是影像采集 装置的结构变得更为复杂。在文献JP 2005-087468A中提及的技术中，为了计算采集到的影像中单个点的三维位置，需要安装范围影像传感器以采集范围影像。于是产生了这样一个问题，影像采集装 置的造价变得更高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种影像采集装置，一种影像显示方法和用于记录用于显示 采集的影像的程序的记录介质，该程序能够实时显示被用于物理物体维度指示的分级标尺 并作为覆盖层显示到采集到的影像上，并且具有较低的造价和简单的结构。本专利技术的一个方面，影像采集装置包括光接收部件，用于接收从物理物体上反射的反射光； 影像采集光学部件，由于响应于反射光的失真和畸变，通过扭曲物理物体的真实 影像来完成影像作为一个物体的影像；影像采集部件，用于采集物体的影像作为采集到的影像；以及显示部件，用于显 示采集到的影像，该装置还进一步包括分级标尺生成部件，用于在采集到的影像中生成用于表明物理物体维度的分级标 尺；数据存储部件，用于存储用于校正的数据以便，通过在生成的分级标尺上增加与 失真和畸变导致的扭曲类似程度的扭曲，来校正分级标尺的形状；分级标尺形状校正部件，通过根据用于校正的数据来校正分级标尺的形状，来产 生一个形状扭曲分级标尺；以及影像复合部件，用于复合生成的形状扭曲分级标尺和采集到的影像，其中显示部 件将采集到的影像与形状扭曲分级标尺复合显示。本专利技术的另一个方面，影像显示方法，在影像采集装置上执行，该影像采集装置包 括用于接收从物理物体上反射的反射光的光接收部件；一个影像采集光学部件，根据由于 响应于反射光的失真和畸变而扭曲物理物体的真实影像，来完成影像作为一个物体影像； 一个影像采集部件，用于采集物体的影像作为采集的影像；以及一个显示部件，用于显示采 集到的影像，该方法包括分级标尺生成步骤，用于生成分级标尺，用于在采集到的影像中指示物理物体的 维度；分级标尺形状校正步骤，通过根据用于校正分级标尺形状的数据来校正分级标尺 的形状，通过增加与失真和畸变导致的扭曲类似程度的扭曲到所生成的分级标尺上来生成 形状扭曲分级标尺；影像复合步骤，用于复合生成的形状扭曲分级标尺到采集的影像上；以及显示步骤，用于将采集到的影像与形状扭曲分级标尺结合显示在显示部件上。本专利技术的第三个方面，记录介质存储指示影像显示方法，由影像采集装置执行的 影像显示程序，该影像采集装置包括一个光接收部件用以收从物理物体上反射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
影像采集装置，包括：光接收部件，用于接收从物理物体上反射来的反射光；影像采集光学部件，用于通过扭曲所述物理物体的由于响应于所述反射光的失真和畸变的实际的影像，来完成物体影像的成像；影像采集部件，用于采集所述物体的影像作为采集到的影像；以及显示部件，用于显示所述采集到的影像；还包括，分级标尺生成部件，用于产生一个用于在所述采集到的影像中指示所述物理物体维度的分级标尺；数据存储部件，用于存储校正的数据，该校正数据通过增加与所述失真和畸变导致的扭曲类似程度的扭曲到所述生成分级标尺以校正分级标尺形状，；分级标尺形状校正部件，用于通过根据所述用于校正的数据校正所述分级标尺的形状以产生形状扭曲分级标尺；以及影像复合部件，用于复合所述生成的形状扭曲分级标尺和所述采集到的影像，其中所述显示部件显示复合的所述形状扭曲分级标尺和所述采集到的影像。

【技术特征摘要】
JP 2009-9-25 2009-2205651.影像采集装置，包括光接收部件，用于接收从物理物体上反射来的反射光；影像采集光学部件，用于通过扭曲所述物理物体的由于响应于所述反射光的失真和畸 变的实际的影像，来完成物体影像的成像；影像采集部件，用于采集所述物体的影像作为采集到的影像；以及显示部件，用于显示 所述采集到的影像； 还包括，分级标尺生成部件，用于产生一个用于在所述采集到的影像中指示所述物理物体维度 的分级标尺；数据存储部件，用于存储校正的数据，该校正数据通过增加与所述失真和畸变导致的 扭曲类似程度的扭曲到所述生成分级标尺以校正分级标尺形状，；分级标尺形状校正部件， 用于通过根据所述用于校正的数据校正所述分级标尺的形状以产生形状扭曲分级标尺；以 及影像复合部件，用于复合所述生成的形状扭曲分级标尺和所述采集到的影像，其中所 述显示部件显示复合的所述形状扭曲分级标尺和所述采集到的影像。2.如权利要求1所述的的影像采集装置，还包括 激光光源，用于照射激光到所述物理物体上；光分离部件，用于从所述反射光中分离激光成分作为所述激光的成分；以及距离计算 部件，用于根据所述激光成分计算用于指示所述物理物体和所述光接收部件之间的距离的 目标物体距离；其中所述分级标尺生成部件包括面内分级标尺计算部件，用于计算面内分级标尺间距作为面内分级标尺的间距，该面 内分级标尺在一个完全相同的平面上表示所述物理物体的一个维度，该平面在所述采集的 影像中所处的深度等于所述目标物体距离；以及生成部件，用于根据所述面内分级标尺间距生成一个面内分级标尺为所述分级标尺。3.如权利要求2所述的影像采集装置，其中 所述距离计算部件包括距离传感器，用于测量指示所述激光成分的强度的光射入量；以及 反射距离计算部件，用于根据所述光射入量计算所述目标物体距离。4.如权利要求3所述的影像采集装置，还进一步包括位移计算部件，用于在一段确定的时间内，将由所述影像装置的使用者移动所述光接 收部件的位移计算为一个矢量，其中， 所述分级标尺生成部件包括深度分级标尺计算部件，用于基于所述位移，在所述物体移动的起点和终点位置由所 述距离计算部件计算的目标物体距离，以及由所述面内分级标尺计算部件基于所述两点计 算得到的面内分级标尺的间距，计算深度分级标尺的间距，在所述采集的影像中用作物理 物体的维度指示，其中，所述生成部件，用于基于所述面内分级标尺的间距生成面内分级标尺为所述分级标 尺，还基于所述深度分级标尺的间距和所述位移，生成深度分级标尺为除所述面内分级标尺之外的所述分级标尺。5.如权要求4所述的影像采集装置，还包括从所述使用者接收指令的接收操作部件，其中所述位移计算部件计算所述光接收部件在一段时间内的位移，该时间段从所述操作部 件接收到开始所述移动的指令开始一直到接收到所述移动结束的指令为止，来代替所述定 义的时间段。6.如权利要求4或5中所述的影像采集装置，其中 所述距离计算部件包括影像实现光学部件，用于完成斑纹图样的成像作为斑纹影像，该斑纹影像通过将基于 所述激光成分的所述激光成分照射到所述物理物体上生成，其中所述距离传感器重复采集 所述斑纹影像，以及所述位移计算部件包括影像到影像位移计算部件，用于计算所述位移传感器采集到 的介于连续斑纹影像之间的位移为一个矢量，以及位移累计部件，通过累计位于一对所述移动之间的所述位移来计算所述位移。7.一种影像显示方法，由影像采集装置执行，该影像采集装置包括 光接收部件，用于接收从物理物体上反射来的反射光；影像采集光学部件，用于通过扭曲所述物理物体的由于响应于所述反射光的失真和畸 变的实际的影像，来完成物体影像的成像；影像采集部件，用于采集所述物体的影像作为采集到的影像；以及显示部件，用于显示 所述采集到的影像， 该方法包括分级标尺生成步骤，用于生成分级标尺，该分级标尺用于在所述采集到的影像中指示 物理物体的维度；数据存储步骤，用于存储校正数据，该校正数据用于通过增加所述失真和畸变导致的 扭曲类似程度的扭曲到所述生成分级标尺以校正分级标尺的形状；分级标尺形状校正步 骤，用于通过根据所述用于校正的数据校正所述分级标尺的形状以以产生形状扭曲分级标 尺；以及影像复合步骤，用于复合所述生成的形状扭曲分级标尺和所述采集到的影像，其中，所 述显示部件显示复合有所述形状扭曲分级标尺的所述采集到的影像。8.如权利要求7所述的一种影像采集方法，还包括 激光照射步骤，用于照射一束激光到所述物理物体上；光分离步骤，用于从所述反射光中分离出激光成分作为所述激光的成分；以及 距离计算步骤，用于根据所述激光成分计算用于指示所述物理物体和所述光接收部件 之间的距离的目标物体距离；其中所述分级标尺生成步骤包括面内分级标尺计算步骤，用于计算面内分级标尺间距作 为面内分级标尺的间距，该面内分级标尺在同一平面上表示所述物理物体的一个维度，该 平面在所述采集的影像中所处的深度等于所述目标物体距离；以及生成步骤，用于根据所述面内分级标尺间距生成面内分级标尺为所述分级标尺。9.如权利要求8所述的一种影像采集方法，其中所述距离计算步骤还包括距离传感步骤，用于测量表示所述激光成分强度的光射入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：岡潔，枝谷昌博，
申请(专利权)人：独立行政法人日本原子力研究开发机构，ATECH株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]