并行共焦探测系统的数据处理与三维信息获取-论文.pdf

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1、第"&卷第(#期合肥工业大学学报)自然科学版+1230"&420(#"##$年(#月567849:6;<=;=>74>1=8?>@A6;@=B<46:6CA6DE0"##$FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF并行共焦探测系统的数据处理与三维信息获取王永红/高晓斌)合肥工业大学仪器仪表学院/安徽合肥"’###-+摘要!共焦测量方法由于其高精度G高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势而被广泛应用H文章针对并行共焦探测系统/介绍了共焦系统图像数据处理与三维

2、信息获取算法/提出利用插值方法来获取三维数据/提高系统测量速度和精度H编制了并行共焦探测的数据图像采集与处理专用软件/采用了基于IJKL2MN界面的模块化结构设计/具有图像采集G纵向步进控制和数据处理与三维重构等多个功能模块H关键词!共焦,三维形貌,并行探测,插值算法中图分类号!@4"$&文献标识码!9文章编号!(##’%*#O#)"##$+(#%(("’%#$’PQRSTUVWXYZYQRS[W\U]^Y]XY_‘UUZUS]ZW[a]SVS^bTSRQYRYVVWV[S]TS[YVXWZW[ZU]^bZWcI94CA2Kd%e2Kd

3、/C96fJg2%hJK)?De2232i>KNEjklmKE/KEeJNrgrmj/Eem

4、Jlgdmrj2DmNNJKdgKL’srj2iJ3mLgEggukJNJEJ2KEmDeK232doi2jEemrgjg33m3D2Ki2Dg3LmEmDEJKdNoNEmlJNLJNDkNNmL/gKLEemg3d2jJEelhgNmL2KEemJKEmjr23gEJ2KEmDeKJukmJNEe2kdeEE2hmNkJEgh3mi2j2hEgJKJKdEem’sLgEgiJm3L0@emN2iEMgjmi2j’srj2iJ3mLgEggukJNJEJ2KgKLrj2DmNNJKdJNg3N2LmNJdKmLhgNmL2K1BvvO0#gK

5、LEemIJKL2MNJKEmjigDm/MeJDeegNNmnmjg3ikKDEJ2Kh32DwNNkDegNJlgdmD233mDEJ2K/gxJg3NEmrrmLD2KEj23gKL’srj2iJ3mjmD2KNEjkDEJ2K0yWbzSRX!D2Ki2Dg3lmgNkjmlmKE,’srj2iJ3m,rgjg33m3LmEmDEJKd,JKEmjr23gEJ2KEmDeKJukm共焦测量方法由于其高精度G高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势在生物医学G半导体{(

6、’}技术等领域得到广泛应用H共焦显微系统在三维检测中需要在纵向进

7、行扫描/以获取不同断层的光斑阵列图像/再根据各断层图像的光强灰度值来获取被测物体的三维信息H并行共焦系统在各断层无需进行横向扫描/因此提高了检测速度{$

8、O}H常用的共焦检测的三维信息获取算法是极值搜索法和插值拟合法H收稿日期!"##$%#&%’(基金项目!国家自然科学基金资助项目)*#(&*#"$+,教育部科技研究重点资助项目)#((#’+作者简介!王永红)(-&".+/男/安徽合肥人/博士/合肥工业大学副教授0!!.A合肥工业大学学报)自然科学版,第.B卷!共焦系统图像处理与三维信息获取!"!极值搜索法这是一种简单直观的三维轮廓提取算法#通

9、过搜索光斑在各断层的光强极值点来获取该点的高度值$该方法的工作流程如下%设光源阵列为&行’(列#经过光学系统并行投射到物体表面上#然后再反射投影到图像探测器上#这是一个线性变换过程#则在图像空间被离散的划分为一个个小的区域)*#+,)*-!#.#/#(0+-!#.#/#&,#每个光源对应一个光斑$一般点光源阵列为方形均匀阵列#则图像也是采用方形采样网络#如图!所示$经过离散后的数字图像从数学形式上看#就是一个1’2的数学矩阵$该数学矩阵的元素排列位置#代表各对应光斑点在图像上的空间位置#矩阵中数值为各光斑点的灰度值$图!数字图像的矩阵表示形式在

10、测量过程中#被测物在纵向位移平台带动下在纵向)3轴方向,步进&次#设步进剖面的间距均为45#此值由微位移平台的步进距离决定#如图.所示$采样点的)*#