基于二次曲面的微納物體圖像傾斜校正方法技術

本發明專利技術涉及一種基于二次曲面的圖像傾斜校正方法，包括以下步驟：獲得被測物體上表面每個點的高度數據；用戶判斷高度圖像是否傾斜；若需要進行傾斜校正，則執行如下步驟：1)獲得一個擬合二次曲面；2)根據被測樣品上表面的高度數據得到擬合斜面一；3)用把擬合二次曲面恢復到擬合斜面一的過程變換被測樣品的高度數據；4)根據新的被測樣品上表面數據，擬合出傾斜平面二，并確定一個標準平面，將擬合斜面二上每一點的高度數據都經過一個過程而變換至標準面上，同時將新的被測樣品上表面數據的每個點的高度數據經過同一個過程進行變換后得到校正數據。本發明專利技術可以有效實現彎曲變形的、傾斜的微納物體三維圖像的傾斜校正，使圖像準確反應被測樣品的實際情況。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種微納物體圖像傾斜校正方法，特別涉及一種，屬于圖像處理

技術介紹
激光掃描顯微鏡是建立在光學顯微鏡及各種掃描顯微鏡基礎上的一種新型的掃描成像系統。利用聚焦的激光束在樣品表面掃描，同時利用光電檢測器件接收樣品反射光(或透射光)，樣品結構的變化使反射光(或透射光)強度改變，因而使光電檢測器的輸出電流改變，經信號處理，同步顯示在計算機屏幕上。由于被測樣品屬于微納物體，在測量時如果置物臺有灰塵等雜物可能造成微納物體在置物臺上放置傾斜，或是由于采集時光線等各種外界原因造成數據誤差而顯得微納物體傾斜，甚至是由于微納物體在保存時發生了變形等原因造成傾斜，都會導致測量時得到的數據不夠準確。在測量時為了得到的數據盡可能的接近被測樣品原來真實的情況，所以需要對采集到的數據進行傾斜校正處理，使得到的圖像更加準確的反應出被測樣品的實際情況。現有技術中的圖像傾斜校正處理方法都是針對平面圖像進行傾斜校正，比如掃描文檔的傾斜校正、車牌的傾斜校正、二維碼的傾斜校正。這些傾斜校正方法主要是對這些圖像的邊緣進行識別，判斷是否需要傾斜校正，且對采樣得到的圖像僅進行X方向和y方向簡單的旋轉傾斜校正，并沒有在z方向進行實質性的傾斜校正。在使用激光掃描顯微鏡對微納物體掃描成像的系統中，得到的是物體的三維立體坐標，使用現有的傾斜校正方位，經過傾斜校正后的數據和圖像仍不能準確反應被測樣品的實際情況。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的問題，提供一種能夠有效解決三維圖像傾斜校正問題的方法。本專利技術所基于的思想是如果微納物體只是由于放置不平等原因出現了傾斜，但是表面并未發生變形，則可以通過測量數據擬合出一個傾斜平面，以此來進行傾斜校正。這種基于平面的傾斜校正方法的思路如圖1所示，根據微納物體上表面的實際測量數據得到一個擬合平面，再根據微納物體的實際情況確定一個標準平面，擬合平面上每一點的高度數據都可以經過一個過程而變換至標準面上，同時將測量得到的高度數據經過同一個過程進行變換后得到校正數據，此時就認為這個校正數據是物體的實際高度值。因為擬合面是根據測量數據經過計算擬合得到，所以認為擬合面的傾斜程度與被測樣品的傾斜程度相同。所以擬合面的傾斜校正過程就是被測數據的傾斜校正過程。但是用顯微鏡測量的微納物體有時會發生變形，如生物細胞在保存時可能會發生變形，此時首先需要將變形的測量數據恢復原形。針對表面發生變形的情形，本專利技術基于的思想如圖2所示，曲面傾斜校正方法的擬合面是一個二次曲面，這個二次曲面即被認為是物體的變形程度。要把這個二次曲面恢復為平面，首先需要根據傾斜校正圖像得到一個比較接近物體采集數據被失真變形前樣子的擬合斜面，稱為擬合斜面I。得到擬合斜面I之后我們需要將測量數據通過一個過程恢復為未變形之前的數據，這個過程與把擬合曲面壓平到擬合斜面I上的過程相同。這樣，我們就得到了一組新的計算數據，這組數據是傾斜的、不彎曲變形的數據。然后需要根據與基于平面的傾斜校正方法相同的步驟將這組數據進行平面擬合，得到一個擬合斜面和標準平面，這個斜面稱為擬合斜面2，然后通過將擬合斜面2變換到標準平面的變換過程處理這組新得到的不彎曲變形的計算數據。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的一種基于二次曲面的圖像傾斜校正方法，包括以下步驟對獲取的圖像數據進行數據提取，以獲得被測物體上表面每個點的高度數據；用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進行傾斜校正；若需要進行傾斜校正，則執行如下步驟I)通過使用被測樣品上表面的高度數據獲得一個擬合二次曲面；2)根據被測樣品上表面的高度數據計算得到一個擬合斜面一；3)用把擬合二次曲面恢復到擬合斜面一的過程來變換被測樣品的高度數據，得到一組新的被測樣品上表面數據，這組新的被測樣品上表面數據就是沒有變形的被測樣品的高度數據；4)根據新的被測樣品上表面數據，擬合出一個傾斜平面二，并確定一個標準平面，將擬合斜面二上每一點的高度數據都經過一個過程而變換至標準面上，同時將新的被測樣品上表面數據的每個點的高度數據經過同一個過程進行變換后得到校正數據，從而實現對微納物體三維圖像的傾斜校正。有益效果本專利技術提供的方法可以有效實現彎曲變形的、傾斜的微納物體三維圖像z方向實質性的傾斜校正，使得到的圖像更加準確的反應出被測樣品的實際情況。附圖說明圖1為基于平面的圖像傾斜校正方法的原理示意圖；圖2為基于二次曲面的圖像傾斜校正方法的原理示意圖；圖3為本專利技術圖像傾斜校正方法步驟流程圖；圖4為本專利技術圖像傾斜校正方法步驟102的具體流程圖；圖5為本專利技術圖像傾斜校正方法步驟1041的具體流程圖。圖6為本專利技術圖像傾斜校正方法步驟1042的具體流程圖。具體實施例方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術的保護范圍。圖3為本專利技術圖像傾斜校正方法實施例的流程圖。如圖3所示，本實施例圖像傾斜校正方法，包括:步驟101、對采樣得到的圖像信息進行提取以獲得被測樣品的高度數據。具體而言，本實施例中的步驟101對獲取的圖像信息進行處理，并從圖像信息中提取到被測樣品的高度數據。本實施例以差動共焦顯微鏡為例進行說明，通過差動共焦顯微鏡上設置的攝像頭等圖像獲取設備，獲得置物臺上被測樣品的圖像信息，包括樣品上表面每個點的高度數據、亮度數據等。然后，提取圖像信息中的高度數據。步驟102、將高度數據進行色板映射，獲得高度圖像，其目的是通過觀察高度圖像，判斷被測樣品是否傾斜，高度圖像及數據是否需要進行傾斜校正。具體而言，通過步驟101獲得被測樣品的高度數據后，通過步驟102對獲得的高度數據進行色板映射處理，使處理后的圖像變為彩色的高度圖像。步驟103、用戶在X方向和y方向分別確定一條直線，獲取直線切割處的高度數據，畫出高度折線圖。根據得到的高度圖像以及剖面高度折線圖，用戶可以很容易的確定高度圖像是否為傾斜的·，若高度圖像傾斜，則由用戶選擇使用哪種方法對高度數據和高度圖像進行傾斜校正。步驟104、選擇傾斜校正的方法之后，通過步驟104進行傾斜校正。具體而言，當通過步驟103得知獲得的被測樣品的高度圖像為傾斜狀態后，則可以判斷被測樣品為傾斜狀態，需要對傾斜的高度圖像進行傾斜校正處理，則通過步驟104對被測樣品的高度圖像進行校正處理，以獲得無傾斜角度的被測樣品的高度圖像和高度數據，以便后續程序根據無傾斜角度的高度圖像獲得被測樣品的真實數據進行進一步的處理。基于上述技術方案，可選的，如圖4所示，本實施例中的步驟102具體包括如下步驟:步驟1021、將被測樣品的高度數據映射到某個高度域內。具體的，步驟1021對步驟101獲得的被測樣品的高度數據進行處理，從而獲得被測樣品高度最大值和最小值，并將其分段成為一些連續的高度域，被測樣品每個點上的高度數據都能對應到某個高度域內。步驟1022、將每個高度域都對應色板上的某個對應的顏色。具體的，通過步驟1021將被測樣品的高度數據映射到某個高度域內，根據高度域的數量將色板的顏色分區，將高度域與色板上的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于二次曲面的圖像傾斜校正方法，其特征在于，包括以下步驟：對獲取的圖像數據進行數據提取，以獲得被測物體上表面每個點的高度數據；用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進行傾斜校正；若需要進行傾斜校正，則執行如下步驟：1)通過使用被測樣品上表面的高度數據獲得一個擬合二次曲面；2)根據被測樣品上表面的高度數據計算得到一個擬合斜面一；3)用把擬合二次曲面恢復到擬合斜面一的過程來變換被測樣品的高度數據，得到一組新的被測樣品上表面數據，這組新的被測樣品上表面數據就是沒有變形的被測樣品的高度數據；4)根據新的被測樣品上表面數據，擬合出一個傾斜平面二，并確定一個標準平面，將擬合斜面二上每一點的高度數據都經過一個過程而變換至標準面上，同時將新的被測樣品上表面數據的每個點的高度數據經過同一個過程進行變換后得到校正數據，從而實現對微納物體三維圖像的傾斜校正。

【技術特征摘要】
1.一種基于二次曲面的圖像傾斜校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 對獲取的圖像數據進行數據提取，以獲得被測物體上表面每個點的高度數據； 用戶判斷高度圖像是否傾斜，是否需要進行傾斜校正； 若需要進行傾斜校正，則執行如下步驟: 1)通過使用被測樣品上表面的高度數據獲得一個擬合二次曲面； 2)根據被測樣品上表面的高度數據計算得到一個擬合斜面一； 3)用把擬合 二次曲面恢復到擬合斜面一的過程來變換被測樣品的高度數據，得到一組新的被測樣品上表面數據，這組新的被測樣品上表面數據就是沒有變形的被測樣品的高度數據； 4)根據新的被測樣品上表面數據，擬合出一個傾斜平面二，并確定一個標準平面，將擬合斜面二上每一點的高度數據都經過一個過程而變換至標準面上，同時將新的被測樣品上表面數據的每個點的高度數據經過同一個過程進行變換后得到校正數據，從而實現對微納物體三維圖像的傾斜校正。2.根據權利要求1所述的一種基于二次曲面的圖像傾斜校正方法，其特征在于，所述標準平面采用測量得到的所有采樣點的高度值的平均值即3.根據權利要求1或2所述的一種基于二次曲面的圖像傾斜校...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金福生，安婧雯，宋紅，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：