CN109917540A - 多光谱5d光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

一种图像检测领域的基于多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统，包括内窥镜前端龙骨、LED控制接口、USB数据接口、手持方向控制端、内窥镜镜头、红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯、白色LED灯，内窥镜前端龙骨的前端布置PCB板，内窥镜镜头放置在PCB板的中间孔，六个LED灯分别以红、白、绿、白、蓝、白的顺序顺时针排列在PCB板上。本发明采用国内独创的5D(三维+实时动态+多光谱)光度立体视觉技术，获取不同光照方向及色彩通道下的对应图片，通过算法复现像素记录值与物体表面法向量之间的关系，恢复各通道法向量场，在此基础上重构观测对象表面法向量，实现微米级精细度的全三维形貌重构与评定，从而实现超高清晰度的内部检测。

Description

多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统

技术领域

本发明涉及的是一种图像检测领域的内窥镜系统，特别是一种采用5D(三维+实时动态+多光谱)光度立体视觉技术的多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统。

背景技术

在工业检测中，虽然彩色视频内窥镜已经能够对工件检测表面进行大视场的检查，但是它依然存在许多重要纹理检查不出来或者存在模拟两可状态的问题，导致检测的正确诊断率偏低。实际操作上表明，许多重要的纹理特征都会展现出它特有的三维表面形貌。对于一些纹理来说，在内窥镜视场中它的三维形貌的展示比显色更加明显，然而在传统的内窥镜相机中，主要依靠染色来恢复深度，实现检测。我们希望采用光度立体视觉技术，对传统内窥镜进行微小修改，使新内窥镜系统能够同时获得基于染色的传统图像信息和重建的场景三维几何信息，来大大提高细节纹理的检测能力。

发明内容

为了克服上述现有技术还原三维场景信息的成像质量受限、无法提供微观全三维形貌重构且提供信息单一的不足，本发明提供了一种多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括内窥镜前端龙骨、龙骨引线、LED控制接口、USB数据接口、手持方向控制端、内窥镜镜头、红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯、白色LED灯、LED引线，龙骨引线的前端与内窥镜前端龙骨相连接，龙骨引线的后端与LED控制接口、USB数据接口、手持方向控制端相连接；内窥镜前端龙骨的前端布置PCB板，PCB板为环形，内窥镜镜头放置在PCB板的中间孔；红色LED灯为一个，蓝色LED灯为一个，绿色LED灯为一个，白色LED灯为三个，六个LED灯分别以红、白、绿、白、蓝、白的顺序顺时针排列在PCB板上；PCB板背面通过LED引线引出，和镜头引线一起进行包绕后通过龙骨引线引出；六条LED引线通过LED控制接口引出，连接后端控制部分电路板；内窥镜镜头引线通过USB数据接口引出，插入电脑从而进行镜头相关参数的控制；机械部分通过手持方向控制端进行铁丝牵引。

在本发明的中，六条LED引线通过LED控制接口引出，连接后端控制部分电路板，从而控制灯的亮暗。内窥镜镜头引线通过USB数据接口引出，插入电脑从而进行镜头相关参数的控制，例如曝光时间、白平衡等，从而获得高品质的图像。机械部分通过手持方向控制端进行铁丝牵引，从而控制内窥镜前端龙骨部分进行转向，拍摄不同角度的图像进行还原。

六盏灯对称排布，从而保证改变红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯光源的主光轴基本相同。PCB板为环形，中间孔放置内窥镜镜头。LED灯为内窥镜镜头提供近场光源。其中，白色LED灯为普通光源，进行基础的内窥镜成像；红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯提供不同波长光源，每个单独照射，从而完成不同波长下成像，实现多光谱成像。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为采用国内独创的5D(三维+实时动态+多光谱)光度立体视觉技术，获取不同光照方向及色彩通道下的对应图片，通过算法复现像素记录值与物体表面法向量之间的关系，恢复各通道法向量场，在此基础上重构观测对象表面法向量，实现微米级精细度的全三维形貌重构与评定，从而恢复所有表面信息，实现超高清晰度的内部检测。大幅提升电子显微镜最大的优势——高分辨率，同时通过光度立体视觉测量方法，建立非线性光反射模型，实现对复杂组织液环境表面的微秒级超高速三维形貌检测，从而做到微秒级滞后的零滞后实时动态检测。

附图说明

图1为多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜前端模型图；

图2为内窥镜探头细节图；

图3为内窥镜镜头剖面图；

附图中各部件的标记如下：1、内窥镜前端龙骨部分，2、龙骨引线，3、LED控制接口，4、USB数据接口，5、手持方向控制端，6、内窥镜镜头，7、红色LED灯，8、绿色LED灯，9、蓝色LED灯，10、白色LED灯，11、LED引线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

实施例

如图1至图3所示，本发明包括内窥镜前端龙骨1、龙骨引线2、LED控制接口3、USB数据接口4、手持方向控制端5、内窥镜镜头6、红色LED灯7、绿色LED灯8、蓝色LED灯9、白色LED灯10、LED引线11，龙骨引线2的前端与内窥镜前端龙骨1相连接，龙骨引线2的后端与LED控制接口3、USB数据接口4、手持方向控制端5相连接；内窥镜前端龙骨1的前端布置PCB板，PCB板为环形，内窥镜镜头6放置在PCB板的中间孔；红色LED灯7为一个，蓝色LED灯8为一个，绿色LED灯9为一个，白色LED灯10为三个，六个LED灯分别以红、白、绿、白、蓝、白的顺序顺时针排列在PCB板上；PCB板背面通过LED引线11引出，和镜头引线一起进行包绕后通过龙骨引线2引出；六条LED引线11通过LED控制接口3引出，连接后端控制部分电路板；内窥镜镜头引线通过USB数据接口4引出，插入电脑从而进行镜头相关参数的控制；机械部分通过手持方向控制端5进行铁丝牵引。

六条LED引线11通过LED控制接口3引出，连接后端控制部分电路板，从而控制灯的亮暗。内窥镜镜头引线通过USB数据接口4引出，插入电脑从而进行镜头相关参数的控制，例如曝光时间、白平衡等，从而获得高品质的图像。机械部分，通过手持方向控制端5进行铁丝牵引，从而控制内窥镜前端龙骨部分1进行转向，拍摄不同角度的图像进行还原。

六个LED灯嵌在PCB板上进行连接、供电，六个LED灯对称排布，从而保证改变光源红色LED灯7、绿色LED灯8、蓝色LED灯9的主光轴基本相同，PCB板为环形，中间孔放置内窥镜镜头6。LED灯为内窥镜镜头6提供近场光源。其中，白色LED灯10为普通光源，进行基础的内窥镜成像；红色LED灯7、绿色LED灯8、蓝色LED灯9提供不同波长光源，每个单独照射，从而完成不同波长下成像，实现多光谱成像。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统，包括内窥镜前端龙骨(1)和龙骨引线(2)，其特征在于，还包括LED控制接口(3)、USB数据接口(4)、手持方向控制端(5)、内窥镜镜头(6)、红色LED灯(7)、绿色LED灯(8)、蓝色LED灯(9)、白色LED灯(10)、LED引线(11)，龙骨引线(2)的前端与内窥镜前端龙骨(1)相连接，龙骨引线(2)的后端与LED控制接口(3)、USB数据接口(4)、手持方向控制端(5)相连接；内窥镜前端龙骨(1)的前端布置PCB板，PCB板为环形，内窥镜镜头(6)放置在PCB板的中间孔；红色LED灯(7)为一个，蓝色LED灯(8)为一个，绿色LED灯(9)为一个，白色LED灯(10)为三个，六个LED灯分别以红、白、绿、白、蓝、白的顺序顺时针排列在PCB板上；PCB板背面通过LED引线(11)引出，和镜头引线一起进行包绕后通过龙骨引线(2)引出；六条LED引线(11)通过LED控制接口(3)引出，连接后端控制部分电路板；内窥镜镜头引线通过USB数据接口(4)引出，插入电脑从而进行镜头相关参数的控制；机械部分通过手持方向控制端(5)进行铁丝牵引。

2.根据权利要求1所述的多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统，其特征在于白色LED灯(10)为普通光源，红色LED灯(7)、绿色LED灯(8)、蓝色LED灯(9)为不同波长光源。

3.根据权利要求2所述的多光谱5D光度立体视觉的超高清电子内窥镜系统，其特征在于所述六个LED灯对称布置。