一種用于分光棱鏡的裝配校正方法及設備技術

本發明專利技術公開了一種用于分光棱鏡的裝配校正方法及設備，涉及光學成像技術領域。該校正方法包括：基于當前干個光學接收元件，采集若干個測試圖像，以其中一個測試圖像為基準圖像，與其他測試圖像進行誤差分析，基于誤差分析的結果，依次校正其他的圖像。本發明專利技術可校正不同類型的光接收元件相對分光棱鏡的安裝位置，本發明專利技術可同時對多個光接收元件同步調整，一次裝配成型，使得裝配后的多個光接收元件采集的圖像同步，采集后的可以直接重疊，重疊后的圖像細節、明暗、色彩等更逼近真實。色彩等更逼近真實。色彩等更逼近真實。

【技術實現步驟摘要】
一種用于分光棱鏡的裝配校正方法及設備


[0001]本專利技術涉及光學成像
，尤其是一種用于分光棱鏡的裝配校正方法及設備。

技術介紹

[0002]現代成像技術中，為了更好地展示細節、明暗以及色彩等，除了引入計算機算法進行圖像分析外，還會使用棱鏡組對圖像進行分光、分色處理，例如常見的三棱鏡分色原理，最后將獲得的多個圖像疊加，獲得一個更完整的圖像。
[0003]例如在醫學領域，內窺鏡是一種常用的醫療器械，可被應用于各種檢查和外科手術。與傳統的外科手術相比，醫用內窺鏡的功能性微創傷手術已得到醫生和患者的廣泛接受。醫用內窺鏡利用人體天然孔洞或者在必要的時候開小孔，醫生只要熟練地將內窺鏡鏡頭深入體內，就能在體外進行體內的密閉手術操作。
[0004]而CMOS是內窺鏡成像質量的關鍵部件，多個CMOS組合的方案可以為內窺鏡帶來更好的成像效果，從而幫助醫生快速識別癥狀影像，高效的完成手術。對于體內成像來說，例如將細管級別的影像經過放大成像后，如果有陰影或者細節模糊的部分，可能影響醫生的判斷，目前使用單個CMOS難以同時滿足人體內部影像的精準、明暗、細節等要求，經檢索，中國申請號為CN201821374892.1的技術專利，公開了一種使用3個CMOS與棱鏡膠合的醫用內窺鏡棱鏡組，此棱鏡組包含3個CMOS與4個棱鏡膠合而成，通過3個CMOS實現對影像的分光、分色，最后將3個CMOS獲得的影像重疊，進而為內窺鏡提供更好的成像效果。
[0005]但是在3個CMOS的影像重疊后，常常發現，重疊后的圖像邊緣產生新的陰影、甚至邊緣顏色模糊，尤其是細節處，并非理論上的清晰，經過研究發現，由于要求圖像的一致性，多個CMOS是裝在同一個光學棱鏡組上，往往呈圓錐狀的分布式的裝配，裝配方式如圖3所示，由于裝配工藝的誤差，導致3個CMOS難以同時裝配在指定的位置，進而采集到的圖像重疊時，有平面內的角度差、位移差等，難以做到圖像內的像素點之間的對齊，導致融合后的圖像會出現像素點的偏差，影像醫生的判斷。
[0006]故，本申請要解決的是在棱鏡組采集多個圖像后，如何保證多個圖像的一致性。

技術實現思路

[0007]專利技術目的：基于
技術介紹
中提到的問題，本申請可以校正多個CMOS在裝配時位置，進而進行同步裝配，提高最終裝配的精度，使得裝配后的多個CMOS采集的圖像能夠直接重疊，重疊后的圖像細節、色彩等更加清晰。
[0008]技術方案：一種用于分光棱鏡的裝配校準方法，用于若干個光接收元件在分光棱鏡上的安裝及校準，包括以下步驟：S1、通過校正機構將各個光接收元件分別調整至預設位置，使光接收元件與分光棱鏡形成第一配合狀態；其中一個光接收元件標記為基準光接收元件，其他光接收元件標記為待調整光接收元件；
S2、分別通過基準光接收元件和待調整光接收元件采集光信號，獲得基準圖像和測試圖像；通過預配置的圖像分析單元分別計算每一測試圖像與基準圖像的空間差，基于空間差構建校正參數，并發送給校正機構，直至各個待調整光接收元件的位置達到預期位置；S3、校正結束后，基于校正后的位置參數進行光接收元件與分光棱鏡的裝配。
[0009]進一步地，所述步驟S2中，各個待調整光接收元件的位置達到預期位置的判斷過程包括：計算測試圖像與基準圖像的空間差、校正參數、或待調整光接收元件當前位置與預期位置的空間距離，并判斷是否小于對應的閾值。
[0010]進一步地，步驟S2中計算空間差的步驟如下：S21、所述圖像分析單元分別計算基準圖像中的預設數量的基準特征及其坐標、測試圖像中的預設數量的對應特征及其坐標；S22、通過基準特征與對應特征，構建基準圖像與測試圖像的映射關系；S23、通過映射關系求解基準圖像與測試圖像的空間差，所述空間差至少包括平面角度差θ、空間角度差β、橫向位移差Δx、縱向位移差Δy。
[0011]進一步地，S23中構建基準圖像與測試圖像的映射關系并求解空間差，包括以下步驟：S231、設置網格圖作為待采集的圖像，使用所述網格圖中的角點作為基準特征；所述圖像分析單元引入角點算法；S232、通過角點算法，計算出基準圖像的預設數量的角點及其坐標，與基準圖像對應，計算測試圖像中數量及位置相同的角點及其坐標；S233、引入坐標變化計算公式：x
’
in
=x
ni
cosθ
i
??
y
ni
sinθ
i+
Δx
i
y
’
in
=x
ni
sinθ
i
+ y
ni
cosθ
i+
Δy
i
其中，下標i表示第i個光接收元件；下標n為第n個角點，(x,y)為角點的坐標，x
’
、 y
’
分別為校正后的坐標參數。
[0012]進一步地，獲取所述空間角度差β的步驟包括：S234、選取基準圖像中任意兩個角點，求得距離L；選取第一測試圖像對應的兩個角點，求得距離L
i
；S235、基于距離L
i
在距離L投影，求解空間角度差β。
[0013]一種用于分光棱鏡的裝配校準設備，基于如上述任意一項所述的用于分光棱鏡的裝配校準方法，包括：圖像分析單元，通過光接收元件采集測試圖像，并對所述測試圖像進行計算，獲得基準圖像與測試圖像之間的空間差，輸出空間差的數據信號；處理單元，接收圖像分析單元的數據信號，構建校正參數，輸出對應的校正控制命令；多軸機械臂，電性連接于處理單元；所述多軸機械臂用于調整光接收元件至初始待校正的位置；校正機構，連接于所述多軸機械臂的輸出端；所述校正機構接收控制命令，并按照
控制命令對光接收元件的進行空間校正；點膠機構，靠近所述校正機構設置，在對光接收元件的進行空間校正后，所述點膠機構接收處理單元的點膠命令，將光接收元件固定在分光棱鏡上。
[0014]進一步地，所述校正機構包括：直線移動組件，連接于所述多軸機械臂的輸出端；所述直線移動組件用于控制光接收元件至分光棱鏡的距離；橫向移動組件，連接于所述直線移動組件的輸出端；所述橫向移動組件基于橫向位移差Δx，校正光接收元件的橫向位移量；縱向移動組件，連接于所述橫向移動組件的輸出端；所述縱向移動組件基于縱向位移差Δy，校正光接收元件的縱向位移量；第一轉動組件，連接于所述縱向移動組件的輸出端；所述第一轉動組件的輸出端自轉；所述第一轉動組件基于平面角度差θ，校正光接收元件的平面角度；夾持組件，連接于所述轉動組件的輸出端。
[0015]進一步地，所述多軸機械臂調整直線移動組件的位置，使得直線移動組件的移動端的移動路徑垂直于分光棱鏡的表面。
[0016]進一步地，所述夾持組件包括：夾具，至少兩個夾臂，形成開合結構；第二轉動組件，設置在夾臂內側；所述第二轉動組件對光接收元件形成夾持狀態，并基于空間角度差β，對光接收元件以穿過光接收元件表面的直線為旋轉中心，旋轉指定的角度β。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于分光棱鏡的裝配校準方法，用于若干個光接收元件在分光棱鏡上的安裝及校準，其特征在于，包括以下步驟：S1、通過校正機構將各個光接收元件分別調整至預設位置，使光接收元件與分光棱鏡形成第一配合狀態；其中一個光接收元件標記為基準光接收元件，其他光接收元件標記為待調整光接收元件；S2、分別通過基準光接收元件和待調整光接收元件采集光信號，獲得基準圖像和測試圖像；通過預配置的圖像分析單元分別計算每一測試圖像與基準圖像的空間差，基于空間差構建校正參數，并發送給校正機構，直至各個待調整光接收元件的位置達到預期位置；S3、校正結束后，基于校正后的位置參數進行光接收元件與分光棱鏡的裝配。2.如權利要求1所述的一種用于分光棱鏡的裝配校準方法，其特征在于，所述步驟S2中，各個待調整光接收元件的位置達到預期位置的判斷過程包括：計算測試圖像與基準圖像的空間差、校正參數、或待調整光接收元件當前位置與預期位置的空間距離，并判斷是否小于對應的閾值。3.如權利要求2所述的一種用于分光棱鏡的裝配校準方法，其特征在于，步驟S2中計算空間差的步驟如下：S21、所述圖像分析單元分別計算基準圖像中的預設數量的基準特征及其坐標、測試圖像中的預設數量的對應特征及其坐標；S22、通過基準特征與對應特征，構建基準圖像與測試圖像的映射關系；S23、通過映射關系求解基準圖像與測試圖像的空間差，所述空間差至少包括平面角度差θ、空間角度差β、橫向位移差Δx、縱向位移差Δy。4.如權利要求3所述的一種用于分光棱鏡的裝配校準方法，其特征在于，S23中構建基準圖像與測試圖像的映射關系并求解空間差，包括以下步驟：S231、設置網格圖作為待采集的圖像，使用所述網格圖中的角點作為基準特征；所述圖像分析單元引入角點算法；S232、通過角點算法，計算出基準圖像的預設數量的角點及其坐標，與基準圖像對應，計算測試圖像中數量及位置相同的角點及其坐標；S233、引入坐標變化計算公式：x
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i+
Δx
i
y
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in
=x
ni
sinθ
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+ y
ni
cosθ
i+
Δy
i
其中，下標i表示第i個光接收元件；下標n為第n個角點，(x,y)為角點的坐標，x
’
、 y
’
分別為校...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃新俊，陳家旺，楊小鳳，
申請(專利權)人：南京圖格醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：