专利名称：高速大幅面显微图像采集系统的制作方法
技术领域：
高速大幅面显微图像采集系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种高速大幅面显微图像采集系统，具体地说是一种对打印或印刷文件、证件、印章、文物、图书、生物图像、医学图像、工件图像进行快速的，整体显微放大采集的装置。
背景技术：
[0002]文件检验仪器用来鉴别文件(证件、印章、文物等)是否被伪造、涂改，以及对文件的来源进行认定。文件检验仪器对检验对象进行观察分析的技术手段有多种，有的文件检验仪器在多波段光谱下观察和分析检验文件的涂改痕迹，有的使用化学和光谱手段分析文件上墨水/墨粉的成分，有的文件检验仪器在放大镜下显微观察检验文件的局部细节。通过在放大镜下观察检验文件显微图像，是最为常用的文件检验手段。许多需要检验的文件 (证件、印章、文物等)在肉眼观察下相差不大，但在显微镜放大观察下就显现出明显的差异。通过显微放大观察，不同打印机的打印文件在墨粉堆积密度，边缘墨粉喷溅，边缘平滑程度上都有明显的差别，许多能够描述打印文件个体特性的打印缺陷也只有在显微放大下才能观察到。一般办公用扫描仪的高分辨率图片较模糊，达不到文件检验观测的要求，因此必须利用显微镜头进行文件检验观测。但简单的利用显微放大镜头进行文件观测存在多种问题。放大镜头视野小，虽然能观察到较清晰的细节特征，但一次只能观察到文件中字符笔画的一部分，文件检验人员无法观察放大字符的整体形态，观测图像无法整体比较。部分研究人员对显微图像采集仪器进行改进，利用二维平移台运载CXD摄像机连续采集局域显微图像，然后将局部显微图像拼接成整体放大图像，这一方法能得到整体放大图像，但平移台移动及拼接会消耗大量时间。因此，需要研制操作简便、自动化程度高、能够快速采集大幅面显微图像的检验仪器来满足文件检验行业的需求。发明内容[0003]为了克服现有显微镜观察视野小的不足，本实用新型提供一种高速大幅面显微图像采集系统，是一种图像整体高速放大扫描系统，实现对图像的整体进行快速的显微放大扫描。该系统用固定的光源照亮被测图像，使被测图像不受室内光线的影响；使用多个CCD 摄像机按固定矩阵排列在支架上，并通过支架置于载物台上方；载物台放置观测文件后，各个CCD摄像机自动采集指定区域的显微放大图像，并将图像保存到计算机中；最后将各个 CXD摄像机采集到的局部显微放大图像拼接成完整的整体图像，以便从整体或不同的局部视觉来观测图像。[0004]实现本实用新型目的采用的技术方案是[0005]一种高速大幅面显微图像采集系统，该系统包括载物台.计算机、支架杆，CXD摄像机.放大镜头和光源；支架杆固定在载物台上，多个CCD摄像机按矩阵排列，且底座通过连接杆与支架杆连接，连接杆由万向杆架固定在支架杆上，CCD摄像机镜头面向载物台，所有CCD摄像机通过数据线与计算机连接，光源套在放大镜头的外围，放大镜头和CCD摄像机3镜头通过卡口连接。[0006]所述的光源为环形LED光源，环形LED光源由多个白色的LED排成环形，套在放大镜头外部并用螺钉固定在放大镜头上。环形LED光源由多支白色的LED排成环形，以照亮被测图像，使CCD摄像机采集区域光线均勻。LED光源配备独立的电源，电源控制器可以调节LED的光照强度，以为图像采集提供充足光线。显微放大镜头接在CCD摄像机的前端，焦距可调。环形LED光源、放大镜头、CXD摄像机串行相连，CXD摄像机通过数据线与计算机连接。[0007]CXD摄像机按矩阵式等间隔排列，并水平等高的固定在支架上。CXD摄像机和放大镜头均为同一型号，且经过调制至同一分辨率。C⑶摄像机阵列位置固定，各个CXD摄像机按相同间距矩阵式排列，各个CCD摄像机采集的局部显微图片边缘有重叠部分，通过设定拼接点快速拼接成为整体显微图片。相邻局部图像的拼接点可以在设备初始化时测定，以后每次采集大幅面图像时，不需要重新计算拼接点，相邻局部图像直接按设置的拼接点拼接，以大幅减少拼接时间，实现整体显微图像的快速采集。CXD摄像机通过数据线和USB 口与计算机相连，计算机可控制任意CCD摄像机采集图像并保存。通过计算机软件设置，来选择采集图片的CXD摄像机的位置和个数，可以调节显微图像采集区域的位置和大小。[0008]待观测文件放置到载物台后，计算机根据感兴趣区域的大小选择CCD摄像机的位置，控制CCD摄像机自动地依次采集局部显微图像；局部显微图像采集完毕后，计算机将采集到的局部放大图像按设定拼接点拼接成整体显微放大图像，以实现从局部细节到整体的图像多尺度观测和分析检验。[0009]本实用新型对打印或印刷文件、证件、印章、文物、图书、生物图像、医学图像、工件图像等进行整体高倍放大扫描，用于公共安全、法庭物证领域、图像分析、生物医学诊断、生产监控等领域。本实用新型结构简单，使用方便，只需将待扫描图像置于载物台上，通过设置工作CXD摄像机的位置和数量，控制CXD摄像机依次采集相应位置文件的显微放大图像， 实现CCD摄像机对图像的扫描，并将采集的显微放大图像存储在计算机中，将连续采集的打印字符的多幅子区域图像进行拼接，得到完整的字符放大图像，实现从局部细节到图像整体的多角度观测。多个CCD摄像机采集的局部图像拼接的方法，不仅抽取了大面积图像的信息，而且按着顶拼接点拼接图像，减少了计算时间，提高了拼接速度。[0010]本实用新型具有以下特点[0011]1)利用CCD摄像机阵列连续采集图像的多幅子区域图像，并进行快速拼接，得到整体放大图像，实现从局部细节到图像整体的多角度观测。[0012]2)(XD摄像机阵列位置固定，图像拼接可采用设定的固定拼接点，省略了图像匹配过程，拼接消耗时间极少。[0013]3)可通过改进的图像相关匹配算法对拼接点进行微调。由于C⑶摄像机阵列位置固定，拼接点搜索范围小，耗时少。[0014]4)本实用新型实现了大幅面显微图像的快速采集。
[0015]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。[0016]图1为本实用新型的结构示意图[0017]图中1-载物台，2-计算机，3-支架杆，4-万向杆架，5-连接杆，6-C⑶摄像机， 7-放大镜头，8-光源，9-数据线。[0018]图2为等间隔矩阵排列的CXD摄像机阵列示意图[0019]图3为CXD摄像机阵列采集到的相邻部分重合的局部显微图像具体实施方式
[0020]本实用新型高速大幅面显微图像采集系统的结构如附图1所示，该系统包括CCD 摄像机阵列6和载物台1，载物台1上固定有支架杆3，支架杆3上装有CCD摄像机6，多个 CXD摄像机6按矩阵排列，计算机2通过数据线9连接并控制CXD摄像机阵列，CXD摄像机阵列的底座通过连接杆5与支架杆3连接，连接杆5由万向杆架4固定在支架杆上，通过调节万向杆架4的位置来调节CXD摄像机6距离载物台1的高度；光源8为环形LED光源套在放大镜头7的外围，放大镜头7和CXD摄像机6通过卡口连接，CXD摄像机6与计算机2 连接。环形LED光源由多个白色和/或彩色的LED排成环形，套在镜头外部并用螺钉固定在放大镜头上。环形LED光源由多支白色(或彩色)的LED排成环形，以照亮检验文件，使 CXD摄像机采集区域光线均勻。显微放大镜头接在CXD摄像机的前端，焦距可调。环形LED 光源、放大镜头、CXD摄像机串行相连，CXD掇像机通过数据线9与计算机2的USB接口连接。[0021 ] CXD摄像机通过数据线和USB 口与计算机相连，计算机可控制任意CXD摄像机采集图像并保存。通过计算机软件设置，来选择采集图片的CCD摄像机的位置和个数，可以调节显微图像采集区域的大小。计算机通过编写的软件控制CCD摄像机阵列采集过程。能设置的操作有CCD摄像机阵列采集方向设定、CCD摄像机阵列采集顺序设定、拼接点计算设定寸。[0022]进行图像采集前，将图像放置在载物台1上，且位于CCD摄像机6镜头的下方，将光照亮度、显微放大倍数、CCD摄像机的高度、步进电机的横向和纵向步长与步数调至合适状态，使文件显微图像能在计算机显示屏上清晰显示。根据文件中感兴趣区域的大小和位置，计算机设置选择合适的CXD摄像机工作。当采集开始后，选定的CXD摄像机按设定顺序依次采集正下方的显微文件图像。选定的CCD摄像机遍历采集完整个指定的文件区域后， 得到指定区域的若干局部显微放大图像，通过图像自动拼接，得到一幅指定区域的整体显微放大图像。由CCD采集的显微放大图像和拼接后完整的在文件图像保存在计算机中，以便于从整体上对图像进行分析检验。[0023]由于显微放大镜头的视野较小，通过一个CXD摄像机一次只能观察采集到打印字符的局部细节。通过图像自动拼接，得到一幅指定区域的整体显微放大图像，就便于从整体上对图像进行分析检验。由于CCD摄像机阵列位置固定，图像拼接可采用设定的固定拼接点；另外，也可通过改进的图像相关匹配算法对拼接点进行微调。由于本实用新型采集的相邻的子图像在边缘区域有重合的部分，因此在相邻子图像中的边缘部分取相同大小区域的图像进行相关匹配。当相关系数达到最大时，表示已达到最佳配准点。选择匹配区域时，若区域过小，匹配结果可能只是局部最佳值，造成误匹配；若区域过大，则计算量增加。本实用新型对选定区域图像横向和纵向以同样的步长取样，得到匹配区域的图像像素抽样矩阵。 将两个相邻(横向或纵向)图像重叠区域的像素抽样矩阵进行相关匹配来计算相关系数，利用相关系数最大时两幅相邻图像的相对位置来计算匹配点，并进行图像拼接。这种方法抽取了大面积图像的信息，避免了误匹配，又减少了计算时间，提高了拼接速度。 本实用新型利用CCD摄像机阵列连续采集图像的多幅子区域图像，并进行快速拼接，得到整体放大图像，实现从局部细节到图像整体的多角度观测，适用于对文件图像的高速显微观测和检验。
权利要求1.一种高速大幅面显微图像采集系统，其特征是该系统包括载物台(1).计算机O)、 支架杆⑶，CCD摄像机(6).放大镜头(7)和光源⑶；支架杆(3)固定在载物台(1)上，多个CCD摄像机(6)按矩阵排列，且底座通过连接杆( 与支架杆C3)连接，连接杆(5)由万向杆架固定在支架杆C3)上，CCD摄像机(6)镜头面向载物台，所有CCD摄像机(6)通过数据线(9)与计算机(2)连接，光源⑶套在放大镜头(7)的外围，放大镜头(7)和CCD 摄像机(6)镜头通过卡口连接。
2.根据权利要求1所述的高速大幅面显微图像采集系统，其特征是所述的光源(8) 为环形LED光源，由多个白色和/或彩色的LED排成环形。
3.根据权利要求1所述的高速大幅面显微图像采集系统，其特征是所述的光源(8) 为环形LED光源，由多个白色的LED排成环形，套在放大镜头(7)外部并用螺钉固定在放大镜头上。
4.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是所有的CCD摄像机 (6)均为同一型号，所有的放大镜头(7)均为同一型号，且有同一分辨率。
5.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是CCD摄像机阵列位置固定，各个CCD摄像机按相同间距矩阵式排列；各个CCD摄像机采集的局部显微图片边缘有重叠部分，通过设定拼接点快速拼接成为整体显微图片。
专利摘要本实用新型提出一种高速大幅面显微图像采集系统。该系统包括载物台，支架，多放大镜头和多个CCD摄像机。载物台上固定有支架杆，支架杆上装有多个CCD摄像机，CCD摄像机呈矩阵形式等距排列；每个CCD摄像机镜头外装有放大镜头，放大镜头的外围套有光源，CCD摄像机均连接至计算机；CCD摄像机和放大镜头均为同一型号，且经过调制至同一分辨率。文件平铺到载物台进行显微图像采集时，各个CCD摄像机自动地按顺序连续采集镜头下方的局部显微图像，计算机将采集到的局部显微图像拼接成整体显微放大图像，以实现从局部细节到整体的图像快速采集。本实用新型用于公共安全、法庭物证领域、图像分析、生物医学诊断、生产监控等领域。
文档编号G03B15/05GK202261533SQ201120327700
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者吴彦文, 曹璐萍, 邓伟, 陈迪 申请人:华中师范大学