[发明专利]微操作系统的微操作空间的数字化方法及系统

摘要

一种微操作系统的微操作空间的数字化方法，通过计算机显微视觉断层扫描技术、计算机显微视觉切片扫描技术在微操作系统各单目显微视觉系统光轴所在的方向垂直的两个正交方向上对微操作空间进行切片扫描获取切片扫描位置，沿显微视觉系统光轴方向上进行断层扫描获取断层扫描图像序列，并计算各单目显微视觉系统获取的微操作空间，计算各个方向上的三维数字化微操作空间的相交空间，即为数字化的微操作系统的微操作空间。该方法不仅在保证高分辨率的同时，提高了成像的视场或景深范围，而且将超视场或超景深的微操作系统空间信息进行数字化表示，形象直观表征了微操作空间下物体的三维信息，以实现在微操作空间空间下高效率、高精度、全自动的装配或操作。

主权项

1.一种微操作系统的微操作空间的数字化方法，其特征在于，所述方法采用计算机显微视觉断层扫描技术、计算机显微视觉切片扫描技术在微操作系统微操作空间中沿各单目显微视觉系统光轴垂直正交的两个方向上进行切片扫描获取各方向显微视觉系统的焦平面切片位置，沿各单目显微视觉系统光轴所在的方向进行断层扫描获得的不同切片位置的断层扫描图像序列，基于各显微视觉系统焦平面的不同切片位置的断层扫描图像数字化重构各单目显微视觉系统的三维微操作空间，并求取微操作系统的数字化微操作空间，包括以下步骤：(1)利用计算机显微视觉切片扫描技术、计算机显微视觉断层扫描技术获得各方向上单目显微视觉系统焦平面在微操作空间的切片扫描位置和断层扫描图像序列：针对X轴和Z轴双目正交的显微视觉系统，X轴方向上的显微视觉系统II在微操作空间坐标系的Y轴、Z轴方向进行切片扫描，获取显微视觉系统II的焦平面的各切片扫描位置，在微操作空间坐标系X轴方向进行断层扫描并记录不同切片扫描位置的断层扫描图像序列；Z轴方向上的显微视觉系统I在微操作空间坐标系的X轴、Y轴方向进行切片扫描，获取显微视觉系统I的焦平面的切片扫描位置，在微操作空间坐标系Z轴方向进行断层扫描并记录不同切片扫描位置的断层扫描图像序列；针对X轴和Y轴和Z轴三目正交的显微视觉系统，相对于仅有X轴与Z轴双目正交的显微视觉系统的微操作系统，增加Y轴方向上的显微视觉系统III，显微视觉系统III在微操作空间坐标系的X轴、Z轴方向进行切片扫描获取显微视觉系统III的焦平面的各切片扫描位置，在微操作空间坐标系的Y轴方向进行断层扫描并记录不同切片扫描位置的断层扫描图像序列；针对三目正交的显微视觉系统以及其他任意轴(R轴)方向的显微视觉系统，相对于三目正交的显微视觉系统的微操作系统增加R轴方向上的显微视觉系统IV，其在垂直R轴平面上的两个正交方向上进行切片扫描获取各切片扫描位置，在各切片位置，沿R轴方向上进行断层扫描获取各断层扫描图像序列；(2)利用微操作系统中各方向的单目显微视觉系统焦平面不同切片扫描位置的断层扫描图像结合对应断层扫描的精密定位系统的步长重构各方向单目显微视觉系统的对应的三维断层视场空间；计算各方向的单目显微视觉系统各切片扫描位置的三维断层视场空间的数字化信息、计算微操作空间的三维切片空间数字化信息，从而计算各单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间，在此基础上计算各单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间相交视场空间，得到微操作系统的数字化微操作空间：(2.1)针对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统焦平面在微操作空间中不同切片扫描位置的断层扫描图像序列，计算各方向单目显微视觉系统的三维断层视场空间范围；(2.2)对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统获取的不同切片扫描位置的三维断层视场空间进行栅格化以及栅格数值化，获取各方向上的单目显微视觉系统的不同切片位置的三维断层视场空间数字化信息；(2.3)根据X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统的不同切片扫描位置的三维断层视场空间数字化信息，计算各方向上微操作空间的三维切片空间的数字化信息；(2.4)根据X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统的获取的微操作空间的三维切片空间，计算微操作系统在对应方向上的单目显微视觉系统的数字化微操作空间；(2.5)针对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间关系匹配：针对X轴和Z轴双目正交的显微视觉系统的微操作空间，对沿X轴、Z轴方向的两个单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间进行三维空间关系匹配；针对X轴和Y轴和Z轴三目正交的显微视觉系统的微操作空间，对沿X轴、Y轴、Z轴方向的三个单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间进行三维空间关系匹配；针对X轴和Y轴和Z轴和R轴多目显微视觉系统的微操作空间，对沿X轴、Y轴、Z轴以及R轴方向的多个单目显微视觉系统获取的数字化微操作空间进行三维空间关系匹配；(2.6)计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴各单目显微视觉系统的微操作空间的相交空间；所述的微操作空间是指所搭建的微操作系统空间中能同时观测到微机械手或微机器人、工作台及待装配物体等全局信息的空间。