本發明專利技術涉及一種物體表面三維輪廓重建方法及成像裝置，包括以下步驟：將參考平面板放置在旋轉臺上，發光二極管發出的光通過光柵投射到參考平面板的表面形成若干條紋，攝像頭攝取參考平面板的條紋，并將其發送到計算機；將待測物體放置在旋轉臺上，發光二極管發出的光通過光柵投射到待測物體的表面形成若干條紋，攝像頭攝取待測物體的所有條紋，并將其發送到計算機；控制器控制旋轉臺旋轉，攝像頭攝取待在360°范圍內的n幀待測物體條紋圖像；計算機通過單幀傅立葉變換輪廓術子方法，得到n個不同角度下待測物體表面的部分輪廓；綜合所有角度下的待測物體表面部分輪廓得到待測物體表面完整輪廓，本發明專利技術可以廣泛用于熒光分子斷層成像的物體表面三維輪廓重建中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種物體表面重建方法及成像裝置，特別是關于一種適用于熒光分子斷層成像的物體表面三維輪廓重建方法及成像裝置。
技術介紹
熒光分子斷層成像技術已經成為一種用于生命醫學研究的重要手段，有助于早期的疾病診斷尤其是癌癥診斷和定位，有效促進藥物研制和生命機理的分析。熒光分子斷層成像方法主要可以分為基于有限元的方法和基于輻射傳輸方程的方法，無論是哪種重建方法，都需要在正向問題中先預測出邊界熒光數據，然后在反演問題上更新模型的光學參數值，以使邊界測量值和正向計算得出的數據之間差值最小。因此，在熒光分子斷層成像的三維重建中，確定被測物體的三維表面邊界輪廓是必不可少的。目前，現有技術中解決熒光分子斷層成像中物體表面輪廓重建問題，如白光下反投影重建法，其優點是能夠基本達到熒光分子斷層成像方法所需要的輪廓精度，但是成像精度不高，白光源對熒光波段仍有一定干擾，數據采集占用CCD資源；基于格雷編碼結構光的輪廓提取方法，其優點是可以通過定標實現很高的分辨率，但是對于同一個角度的物體， 重建需要多幀格雷編碼圖像，非常耗時，切換圖案的裝置也會大大增加系統復雜度和成本， 因而效果不甚理想。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種成像操作簡單，輪廓重建時間短，輪廓重建精度高的物體表面三維輪廓重建方法及成像裝置。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案一種物體表面三維輪廓重建方法，包括以下步驟1)設置一包括有發光二極管、光柵、旋轉臺、控制器、攝像頭和計算機的物體表面三維輪廓成像裝置；2)將一參考平面板放置在旋轉臺上，且參考平面板平行并通過旋轉軸，發光二極管發出的光通過光柵投射到參考平面板的表面形成若干條紋，攝像頭攝取參考平面板的所有條紋，并將攝取的參考平面板條紋圖像發送到計算機；3)將一待測物體放置在旋轉臺上，發光二極·管發出的光通過光柵投射到待測物體的表面形成若干條紋，攝像頭攝取待測物體的所有條紋，并將攝取的待測物體條紋圖像發送到計算機；4)控制器控制旋轉臺每間隔360° /n旋轉一次，攝像頭攝取待測物體在360°范圍內的η幀待測物體條紋圖像，并將其全部發送到計算機；5)計算機通過單幀傅立葉變換輪廓術子方法，以參考平面板條紋圖像為參考，將η個不同角度的待測物體條紋圖像分別進行處理，得到η個不同角度下待測物體表面的部分輪廓；6)綜合所有角度下的待測物體表面部分輪廓得到待測物體表面完整輪廓，包括以下步驟①對待測物體每一幀條紋圖像的部分輪廓進行區域裁剪，即只保留以旋轉軸為棱、攝像頭的光軸為角平分線、角度為360° /n度的二面角范圍內的部分；②分別對裁剪后的待測物體各個角度的表面部分輪廓進行相應角度的旋轉變換，變換到統一的三維坐標空間；③將裁剪和旋轉變換后的η幀待測物體物體表面部分輪廓進行拼接；④將拼接后的待測物體物體表面輪廓進行平滑，得到物體表面完整輪廓。實現所述方法的一種物體表面三維輪廓成像裝置，其特征在于它包括發光二極 管、光柵、旋轉臺、控制器、攝像頭和計算機；所述旋轉臺底部中心設置旋轉軸，所述控制器 通過控制所述旋轉軸使所述旋轉臺實現360°旋轉，待成像體設置在所述旋轉臺上，所述發 光二極管發出的光通過所述光柵投射到所述待成像體表面形成條紋，所述攝像頭拍攝所述 待成像體表面的所有條紋，并將拍攝的待成像體條紋圖像發送到所述計算機。所述待成像體為參考平面板，所述參考平面板平行并通過所述旋轉臺的旋轉軸的 延長線。所述待成像體為待測物體,所述待測物體的中心通過所述旋轉臺的旋轉軸的延長線。所述發光二極管中心點與所述攝像頭中心點的連線平行所述旋轉臺的轉軸，且所 述攝像頭的光軸垂直且通過所述旋轉臺的旋轉軸。所述發光二極管的波長為380 470nm。所述光柵的光柵常數為1mm。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本專利技術包括發光二極管、光 柵、旋轉臺、控制器、攝像頭和計算機，旋轉臺底部中心設置旋轉軸，旋轉軸連接控制器，控 制器可以通過旋轉軸使待測物體旋轉軸360°，并且基于單幀傅立葉變換輪廓術子方法和 360°傅立葉變換輪廓術子方法完成待測物體的三維表面輪廓重建，成像操作簡單，能夠極 好地適應熒光分子斷層成像中對重建物體三維表面輪廓的要求。2、本專利技術的發光二極管采 用的波長為380 470納米，與熒光分子斷層成像的激發光波長650 880納米，差異較大、 互不干擾。3、本專利技術將發光二極管發出的光通過光柵分別照射參考平面板和待測物體，并 分別將參考平面板與每一幀待測物體的條紋圖像進行處理，以參考平面板的條紋圖像為參 考，得到待測物體各個角度的輪廓，最后對物體各角度的輪廓進行拼接處理，快速得到待測 物體三維物體輪廓，重建時間短，輪廓重建精度也較高。4、本專利技術可以與其它熒光分子斷層 成像系統協同使用，通過攝像頭實時監控待成像體的真實狀態，且與熒光分子斷層成像系 統互相獨立，可以同時工作，提高工作效率，使得熒光分子斷層成像圖像更加準確。本專利技術 可以廣泛用于熒光分子斷層成像的物體表面三維輪廓重建中。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖2是本專利技術安裝參考平面板時的結構示意圖3是本專利技術的待測物體表面輪廓重建流程示意圖4是本專利技術的單幀傅立葉變換輪廓術子方法流程示意圖5是本專利技術的360°傅立葉變換輪廓術子方法流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。如圖1所示，本專利技術的物體表面三維輪廓成像裝置包括發光二極管1、光柵2、旋轉 臺3、攝像頭4、控制器和計算機(圖中未示出)；旋轉臺3底部中心設置一旋轉軸，旋轉軸連接控制器，控制器通過控制旋轉軸使旋轉臺3實現360 °旋轉，待成像體設置在旋轉臺3上， 發光二極管I發出的光通過光柵2投射到待成像體表面形成條紋，攝像頭4拍攝待成像體表面的所有條紋，并將拍攝的待成像體的條紋圖像發送到計算機。如圖1所示，上述實施例中，待成像體可以為待測物體5，且待測物體5的中心通過旋轉臺3的旋轉軸的延長線(如圖1中的細點線所示)。 如圖2所示，上述各實施例中，待成像體可以為參考平面板6，且參考平面板6平行并通過旋轉臺3的旋轉軸的延長線(如圖2中的細點線所示)。上述各實施例中，發光二極管I中心點與攝像頭4中心點的連線距離約為55mm，且發光二極管I中心點與攝像頭4中心點的連線平行于旋轉臺3的旋轉軸。上述各實施例中，攝像頭4中心點與旋轉臺3的旋轉軸的連線距離約為310mm，且攝像頭4的光軸垂直且通過旋轉臺3的旋轉軸。上述各實施例中，發光二極管I采用的波長可以380 470納米，光柵2的光柵常數可以為Imm左右。發光二極管1、光柵2和攝像機4均可以采用外部支架進行支撐固定 (如圖1所示)。如圖1 5所示，通過本專利技術的物體表面三維輪廓成像裝置對待測物體5的三維輪廓進行重建的方法，包括以下步驟1、將一參考平面板6放置在旋轉臺3上，且參考平面板6平行并通過旋轉軸(如圖 2所示的細點線所示)，發光二極管I發出的光通過光柵2投射到參考平面板6的表面形成若干條紋，攝像頭4攝取參考平面板6的所有條紋，并將攝取的參考平面板條紋圖像發送到計算機；2、將一待測物體5放置在旋轉臺3上，發光二極管I發出的光通過光柵2投射到待測物體5的表面形成若干條紋，攝像頭4攝取待測物體5的所有條紋，并將攝取的待測物體條紋圖像發送到計算本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種物體表面三維輪廓重建方法，包括以下步驟：1）設置一包括有發光二極管、光柵、旋轉臺、控制器、攝像頭和計算機的物體表面三維輪廓成像裝置；2）將一參考平面板放置在旋轉臺上，且參考平面板平行并通過旋轉軸，發光二極管發出的光通過光柵投射到參考平面板的表面形成若干條紋，攝像頭攝取參考平面板的所有條紋，并將攝取的參考平面板條紋圖像發送到計算機；3）將一待測物體放置在旋轉臺上，發光二極管發出的光通過光柵投射到待測物體的表面形成若干條紋，攝像頭攝取待測物體的所有條紋，并將攝取的待測物體條紋圖像發送到計算機；4）控制器控制旋轉臺每間隔360°/n旋轉一次，攝像頭攝取待測物體在360°范圍內的n幀待測物體條紋圖像，并將其全部發送到計算機；5）計算機通過單幀傅立葉變換輪廓術子方法，以參考平面板條紋圖像為參考，將n個不同角度的待測物體條紋圖像分別進行處理，得到n個不同角度下待測物體表面的部分輪廓；6）綜合所有角度下的待測物體表面部分輪廓得到待測物體表面完整輪廓，包括以下步驟：①對待測物體每一幀條紋圖像的部分輪廓進行區域裁剪，即只保留以旋轉軸為棱、攝像頭的光軸為角平分線、角度為360°/n度的二面角范圍內的部分；②分別對裁剪后的待測物體各個角度的表面部分輪廓進行相應角度的旋轉變換，變換到統一的三維坐標空間；③將裁剪和旋轉變換后的n幀待測物體物體表面部分輪廓進行拼接；④將拼接后的待測物體物體表面輪廓進行平滑，得到物體表面完整輪廓。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：白凈，石璧爾，張賓，劉飛，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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