基于分时控制的高速显微图像采集系统和方法
【专利摘要】本发明揭示了一种基于分时控制的高速显微图像采集系统，系统设有采集图像信息的相机，所述相机经透镜和电子物镜将采集的图像信息输送至PC，所述PC经调焦驱动机构输出调焦信号至电子物镜，所述的相机至少设有两个，所述电子物镜经分束器将图形信息输送至不同的相机，顺序控制器输出启动信号至每个所述的相机。本发明的优点在于通过多个相机配合采集图像，能够获得高速显微图像采集，不仅降低了设备成本，也使得设备采集的精度和速度更高。
【专利说明】
基于分时控制的高速显微图像采集系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及高速显微图像采集系统。【背景技术】
[0002]自动光学检测系统的检测速度节拍是一个重要的性能指标，常规的显微检测光学头由一个照明装置，一个物镜，一个筒镜和一个图像传感器(或相机)组成。为了达到高速图像采集，通常的做法是增加光学头的个数。但这种做法有可能会受到成本限制，因为高效率的照明系统，高分辨率的物镜和所配备的调焦系统价格高昂。另外，被检测的物体也可能没有空间来放置多个光学头。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是实现一种结构精简、采集精度高、制造成本低的高速显微图像采集系统。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:基于分时控制的高速显微图像采集系统，系统设有采集图像信息的相机，所述相机经透镜和电子物镜将采集的图像信息输送至PC，所述PC经调焦驱动机构输出调焦信号至电子物镜，所述的相机至少设有两个，所述电子物镜经分束器将图形信息输送至不同的相机，顺序控制器输出启动信号至每个所述的相机。
[0005]所述的相机配有闪光灯，所述顺序控制器输出启动信号至闪光灯。
[0006]所述的相机设有四个，且每个相机配有独立的透镜，每两个相机及其透镜经一个第一级分束器构成连接第二级分束器的光通路，所述第二级分束器与闪光灯光线输出端经第三分束器构成连接电子物镜的光通路。
[0007]所述的相机设有四个，每两个相机经一个第一级分束器构成连接第二级分束器的光通路，第二级分束器与第三分束器之间设有透镜，所述第二级分束器与闪光灯光线输出端经第三分束器构成连接电子物镜的光通路。
[0008]所述相机包括但不限于面阵CM0S、(XD，、InGaAs、单色或者彩色相机。
[0009]所述闪光灯包括但不限于氙灯，激光，LED，卤素灯或等离子体光源。
[0010]所述闪光灯波长范围包括红外，可见光，紫外，深紫外。
[0011]基于分时控制的高速显微图像采集系统的采集方法，每个相机逐一采集图像信息，所有相机均拍摄完一次计为一个周期，一个周期完成后循环进入下一个周期采集，且每次每个相机采集时闪光灯同时启动闪烁一次，PC按照相机拍摄时间顺序将每个相机所采集的图像信息存储。
[0012]所述相机的成像照明方式包括但不限于亮场，暗场，离轴照明。
[0013]本发明的优点在于通过多个相机配合采集图像，能够获得高速显微图像采集，不仅降低了设备成本，也使得设备采集的精度和速度更高。【附图说明】
[0014]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0015]图1为实施例1高速显微图像采集系统示意图；
[0016]图2为实施例2高速显微图像采集系统示意图；[〇〇17]图3为照明和各相机快门的时序控制图；
[0018]图4为各相机在匀速扫描中采集的图像位置；
[0019]上述图中的标记均为:1、PC;2、调焦驱动机构；3、顺序控制器;4、相机;5、透镜;6、 闪光灯;7、电子物镜;8、分束器。【具体实施方式】
[0020]基于分时控制的高速显微图像采集系统设有采集图像信息的相机4(图像传感器)，相机4包括但不限于面阵CM0S、(XD，、InGaAs、单色或者彩色相机4。
[0021]相机4经透镜5和电子物镜7将采集的图像信息输送至PC1，任何采集的图像信息传送到PC1 的接口和协议，包括但不限于USB3，IEEE-1394，GigE，Camera-1 ink，CoaXPress，或者PCIeWCl经调焦驱动机构2输出调焦信号至电子物镜7,为了提高相机4采集速率，相机4 至少设有两个，电子物镜7经分束器8将图形信息输送至不同的相机4,顺序控制器3输出启动信号至每个相机4,控制每个相机4逐一采集图像信息，此外，相机4配有闪光灯6,顺序控制器3同时输出启动信号至闪光灯6,配合相机4采集图像信息。闪光灯6包括但不限于氙灯， 激光，LED，卤素灯或等离子体光源。闪光灯6波长范围包括红外，可见光，紫外，深紫外。 [〇〇22]如果一个相机4的帧率是600幅/s.通过一个4个相机4的分时采集系统就能得到 4x600幅/s = 2400幅/s的图像。[〇〇23]若采用USB3的图像采集接口，目前在市场上能买到的最快的相机4的数据采集和传输率大约是350MB/S。运用该发明的图像分时采集技术，用四个相机4,整体的图像采集速率则可达到1.4GB/S.这将是在目前(2016年)全世界范围内单个PC1不用图像采集卡能达到的最快的图像采集速率。[〇〇24]若采用CoaXPress的图像采集接口，目前在市场上能买到的最快的相机4的数据采集和传输率大约是2.2GB/s。运用该发明的图像分时采集技术，用四个相机4,整体的图像采集速率则可达到8.8GB/S。
[0025]基于相机4的设置，可以存在以下两个实施例:
[0026]实施例1 一个物镜配多个筒镜和相机4,如图1所示，相机4设有四个，且每个相机4 配有独立的透镜5,每两个相机4及其透镜5经一个第一级分束器8构成连接第二级分束器8 的光通路，第二级分束器8与闪光灯6光线输出端经第三分束器8构成连接电子物镜7的光通路。即在成像光路的平行光部分，通过分束器8把成像光束一分为二，然后二分为四，每一个相机4有各自的透镜5。
[0027]实施例2—个筒镜配有多个相机4接口，如图2所示，相机4设有四个，每两个相机4 经一个第一级分束器8构成连接第二级分束器8的光通路，第二级分束器8与第三分束器8之间设有透镜5,第二级分束器8与闪光灯6光线输出端经第三分束器8构成连接电子物镜7的光通路。即在成像光路的平行光部分，通过分束器8把成像光束一分为二，然后二分为四，每一个相机4共用一个透镜5。[〇〇28]基于分时控制的高速显微图像采集系统的采集方法，如图3、4所示，每个相机4逐一采集图像信息，所有相机4均拍摄完一次计为一个周期，一个周期完成后循环进入下一个周期采集，且每次每个相机4采集时闪光灯6同时启动闪烁一次，PC1按照相机4拍摄时间顺序将每个相机4所采集的图像信息存储，相机4的成像照明方式包括但不限于亮场，暗场，离轴照明。假若所有相机4同时打开快门，曝光时间长短也一样的话，所有相机4所接受到的成像信息是一致的。在一个扫描式的检测系统里，我们匀速地移动(方向垂直于光轴)被检测物体，在每一幅图像的位置打开闪光灯6,相机4的触发则是轮流进行。这样我们就可以得到一个分时的图像采集系统。
[0029]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.基于分时控制的高速显微图像采集系统，系统设有采集图像信息的相机，所述相机 经透镜和电子物镜将采集的图像信息输送至PC，所述PC经调焦驱动机构输出调焦信号至电 子物镜，其特征在于:所述的相机至少设有两个，所述电子物镜经分束器将图形信息输送至 不同的相机，顺序控制器输出启动信号至每个所述的相机。2.根据权利要求1所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所述的 相机配有闪光灯，所述顺序控制器输出启动信号至闪光灯。3.根据权利要求2所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所述的 相机设有四个，且每个相机配有独立的透镜，每两个相机及其透镜经一个第一级分束器构 成连接第二级分束器的光通路，所述第二级分束器与闪光灯光线输出端经第三分束器构成 连接电子物镜的光通路。4.根据权利要求2所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所述的 相机设有四个，每两个相机经一个第一级分束器构成连接第二级分束器的光通路，第二级 分束器与第三分束器之间设有透镜，所述第二级分束器与闪光灯光线输出端经第三分束器 构成连接电子物镜的光通路。5.根据权利要求3或4所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所 述相机包括但不限于面阵〇1103、0:0、11^&48、单色或者彩色相机。6.根据权利要求3或4所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所 述闪光灯包括但不限于氙灯，激光，LED，卤素灯或等离子体光源。7.根据权利要求3或4所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统，其特征在于:所 述闪光灯波长范围包括红外，可见光，紫外，深紫外。8.基于权利要求1-7中任一项所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统的采集方 法，其特征在于:每个相机逐一采集图像信息，所有相机均拍摄完一次计为一个周期，一个 周期完成后循环进入下一个周期采集，且每次每个相机采集时闪光灯同时启动闪烁一次， PC按照相机拍摄时间顺序将每个相机所采集的图像信息存储。9.根据权利要求8所述的基于分时控制的高速显微图像采集系统的采集方法，其特征 在于，所述相机的成像照明方式包括但不限于亮场，暗场，离轴照明。
【文档编号】G01N21/01GK105954189SQ201610141315
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】伍祥辰
【申请人】伍祥辰