[发明专利]基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法

权利要求书

1.基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法，其特征在于，该标定方法包括以下步骤：

(1)将标定板水平放置在显微镜载物台上，打开相机拍摄标定板图像，提取出标定板图像上标定点的坐标；

(2)简化旋转矩阵后代入针孔模型中，求解得到平移向量t_x和t_y；

(3)根据相机坐标系到相机成像面的射影变换关系，求出相机主点坐标；

(4)结合高斯成像模型，以最小化重投影误差为目标，计算放大率m；

(5)使用放大倍数法测出显微镜的物理焦距F，将物距t_z、像距f以及放大率m与高斯成像公式结合，计算出像距t_z和像距f；

(6)利用求出的物距t_z和像距f建立无旋转的虚拟坐标系和虚拟标定板，通过虚拟标定板的图像坐标和真实标定板的图像坐标之间的数值关系，求解出真实标定板和相机坐标系之间的旋转矩阵；

(7)根据图像畸变模型求解显微成像系统的畸变参数；

(8)使用L-M算法对求解出的t_x、t_y、t_z、f、旋转矩阵以及畸变系数进行参数优化，完成系统标定。

2.根据如权利要求1所述的基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：

(11)将标定板水平放置在显微镜载物台上，打开相机拍摄标定板图像；

(12)对标定板图像进行二值化处理；

(13)若二值化处理后的标定板图像中的某一像素点处于二值化处理后的标定板图像的黑白区域分界处且其连通域内至少有一个像素点处于黑白区域分界处，则该像素点为标定点图像边缘；

(14)在二值化处理后的标定板图像中提取出所有标定点图像边缘；

(15)根据提取的标定点图像边缘坐标，采用最小二乘法拟合椭圆，椭圆几何中心的坐标即为标定点的图像坐标。

3.根据如权利要求1所述的基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

(21)令和旋转矩阵简化为：其中α、β和γ分别代表标定板在绕世界坐标系中X、Y和Z轴旋转的角度；

(22)以标定板上某一标定点为世界坐标系原点，根据标定点圆心之间的距离得到各标定点的世界坐标[x_w,y_w,z_w]，将简化后的旋转矩阵代入到针孔模型，得到世界坐标和图像坐标的方程其中，[x_d,y_d]代表标定点的世界坐标和图像坐标，t_x、t_y分别代表世界坐标系X轴、Y轴方向上的平移向量；

(23)通过最小二乘法求解方程得到之后，通过得到t_x和t_y的值。

4.根据如权利要求3所述的基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法，其特征在于，步骤(3)具体为：将标定点的图像坐标和标定点的世界坐标一一对应，代入公式通过过最小二乘法解出相机主点的图像坐标[C_x,C_y]，其中(x_p,y_p)代表标定点的像素坐标，d_x和d_y分别代表像素的宽和高的倒数。

5.根据如权利要求1所述的基于放大率的近似平行状态下显微成像系统的标定方法，其特征在于，步骤(4)中，放大率t_x、t_y分别代表世界坐标系X轴、Y轴方向上的平移向量，d_x和d_y分别代表像素的宽和高的倒数。