CN114581455B - 金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法 - Google Patents

金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法 Download PDF

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CN114581455B CN202210282891.9A CN202210282891A CN114581455B CN 114581455 B CN114581455 B CN 114581455B CN 202210282891 A CN202210282891 A CN 202210282891A CN 114581455 B CN114581455 B CN 114581455B
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Abstract

本发明公开了一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法，系统包括：获取模块，用于获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；第一计算模块，用于计算单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度；第二计算模块，用于基于重心坐标、灰度离心率、亮斑间距、宽度以及预设的拟合函数计算单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；拼接模块，用于根据球腔坐标对所有的单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像。本发明的目的在于提供一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法，旨在解决因拼接的图像重叠率或断层率极高，需反复拼接才能获取完整的金属球腔内表面的形貌图像的技术问题。

Description

金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法
技术领域
本申请实施例涉及形貌检测技术领域，具体而言，涉及一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法。
背景技术
受限于内窥镜的探头尺寸，在金属球腔内进行形貌检测的过程中，形貌图像的分辨率与视场成反相关关系，因此为获得高分辨的图像，必须减小物方视场，然而减小物方视场后，虽然能提高图像的分辨率，但是却降低了拍摄范围，导致拍摄的图像不能完整的反映出金属球腔内表面的形貌。
现目前为了获取完整的金属球腔内表面的形貌图像，均是基于特征匹配或者灰度匹配算法进行大视场拼接来实现，然而金属球腔的表面反射率较高且纹理重复，无法有效进行特征提取或者灰度拼配，导致拼接的图像重叠率或断层率极高，需反复拼接才能获取完整的金属球腔内表面的形貌图像。
发明内容
本申请实施例提供一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统及方法，旨在解决因拼接的图像重叠率或断层率极高，需反复拼接才能获取完整的金属球腔内表面的形貌图像的技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本申请实施例第一方面提供一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统，包括：
获取模块，用于获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
第一计算模块，用于计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度；
第二计算模块，用于基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
拼接模块，用于根据所述球腔坐标对所有的所述单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像；
其中，第二计算模块包括：
获取单元，用于根据所述函数关系获取所述单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
第一计算单元，用于根据所述重心坐标和所述灰度离心率计算对应的所述单视场内窥图像的中心坐标；
绑定单元，用于将所述中心坐标与所述球腔坐标进行绑定，得到所述单视场内窥图像在所述金属球腔中的位置关系；
第二计算单元，用于根据所述亮斑间距与所述宽度计算对应的所述单视场内窥图像的放大率；
第三计算单元，用于根据像素个数、所述放大率以及所述位置关系获取所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标。。
可选地，所述获取模块包括内窥镜，所述内窥镜包括成像探头、第一牵引装置、第二牵引装置、驱动装置以及内部中空的万向软管；
所述万向软管的一端与所述成像探头固定连接，所述万向软管的另一端与所述驱动装置的底座固定连接；所述第一牵引装置和所述第二牵引装置对称设置在所述万向软管的内部，且所述第一牵引装置和所述第二牵引装置的轴线与所述万向软管的轴线平行；所述第一牵引装置和所述第二牵引装置的一端均固定设置在靠近所述成像探头侧的所述万向软管上，所述第一牵引装置和所述第二牵引装置的另一端对称设置在所述驱动装置的驱动端。
可选地，所述内窥镜还包括照度模块，所述照度模块用于提供不同的照度。
可选地，所述获取模块还包括：
获取单元，用于获取所述内窥镜在同一偏转角度但照度不同的条件下拍摄的内窥图像中的第一分割线坐标，所述第一分割线坐标为所述内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；
分割单元，用于基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将所有的所述内窥图像均分隔成多个子区域；
第一计算单元，用于计算各个所述子区域在所有照度下的权重因子；
第二计算单元，用于基于所述权重因子计算所述内窥图像在所有照度下的权重值；
融合单元，用于基于所述权重值获取所述内窥图像在所有照度下的融合图像；
处理单元，用于对所述融合图像进行高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
归一化单元，用于对所述平滑融合图像进行归一化处理，以得到所述单视场内窥图像。
可选地，所述获取单元包括：
第一提取子单元，用于基于图像分割技术从一区分割计算图中提取高亮度区，所述区分割计算图为不同照度下的所述内窥图像中无饱和区的一张；
计算子单元，用于计算所述高亮度区在所述区分割计算图中的坐标位置；
第二提取子单元，用于基于所述坐标位置从余下的所述内窥图像中提取出对应的所述高亮度区；
处理子单元，用于基于孔洞填充以及闭运算对所有的所述高亮度区进行处理，以获取在不同照度下的所述内窥图像中的所述高反射带区和所述漫反射区；
第三提取子单元，用于从任意一张所述内窥图像中提取出所述高反射带区和所述漫反射区的分界线坐标作为所述第一分割线坐标。
可选地，所述分割单元包括：
第一分割子单元，用于基于预设的所述第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
第二分割子单元，用于基于所述第一分割线坐标将同时包含所述高反射带区与所述漫反射区的所述子区域分割成两个子区域。
本申请实施例第二方面提供一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取方法，包括以下步骤：
获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度；
基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
根据所述球腔坐标对所有的所述单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像；
其中，所述基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标包括以下步骤：
根据所述函数关系获取所述单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
根据所述重心坐标和所述灰度离心率计算对应的所述单视场内窥图像的中心坐标；
将所述中心坐标与所述球腔坐标进行绑定，得到所述单视场内窥图像在所述金属球腔中的位置关系；
根据所述亮斑间距与所述宽度计算对应的所述单视场内窥图像的放大率；
根据像素个数、所述放大率以及所述位置关系获取所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标。
可选地，任意一张所述单视场内窥图像按以下步骤获取：
获取在不同照度下的内窥图像中的第一分割线坐标，所述第一分割线坐标为所述内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；
基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
计算各个所述子区域在所有照度下的权重因子；
基于所述权重因子计算所述内窥图像在所有照度下的权重值；
基于所述权重值获取所述内窥图像在所有照度下的融合图像；
对所述融合图像进行高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
对所述平滑融合图像进行归一化处理，以得到所述单视场内窥图像。
可选地，所述获取在不同照度下的内窥图像中的第一分割线坐标包括以下步骤：
基于图像分割技术从一区分割计算图中提取高亮度区，所述区分割计算图为不同照度下的所述内窥图像中无饱和区的一张；
计算所述高亮度区在所述区分割计算图中的坐标位置；
基于所述坐标位置从余下的所述内窥图像中提取出对应的所述高亮度区；
基于孔洞填充以及闭运算对所有的所述高亮度区进行处理，以获取在不同照度下的所述内窥图像中的所述高反射带区和所述漫反射区；
从任意一张所述内窥图像中提取出所述高反射带区和所述漫反射区的分界线坐标作为所述第一分割线坐标。
可选地，所述基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域包括以下子步骤：
基于预设的所述第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
基于所述第一分割线坐标将同时包含所述高反射带区与所述漫反射区的所述子区域分割成两个子区域。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
相较于现有技术中采用基于特征匹配或者灰度匹配的算法来进行不同视角的图像拼接，本申请实施例提供的方法无需获取单一图像的特征或灰度值，而是通过获取单一图像的像素坐标，并根据像素坐标的位置关系来进行拼接，解决了因金属球腔表面的反射率较高、纹理重复，无法有效进行特征提取或者灰度拼配而导致图像拼接后不能进行形貌检测的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提出的内窥镜的结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的内窥镜的结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的内窥镜的仰视图；
图4为本申请一实施例提出的高反射带区和漫反射区的示意图；
图5为本申请一实施例提出的内窥图像分隔成多个子区域的示意图；
图6为本申请一实施例提出的单视场内窥图像的示意图；
图7本申请一实施例提出的大视场高分辨率形貌图像获取方法的流程示意图；
附图说明：
1、成像探头；2、第一牵引装置；3、第二牵引装置；4、驱动装置；5、万向软管；6、旋转平台；7、照度模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统，包括：
获取模块，用于获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
具体实施时，首先针对某一固定视场，通过调节内窥镜的物方视场大小来调节内窥图像的分辨率，在可以获取高分辨率的内窥图像时进行拍摄，然后更改内窥镜的偏转角度，重复上述过程，以获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
第一计算模块，用于计算不同偏转角度下的单视场内窥图像的重心坐标，灰度离心率以及亮斑间距与宽度；
第二计算模块，用于基于重心坐标、灰度离心率、亮斑间距、宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的单视场内窥图像所对应的球腔坐标；
本实施例中的拟合函数为预先根据理论值通过拟合的方式而获取的关于重心坐标、灰度离心率、亮斑间距、宽度以及球腔坐标的函数关系，即：(x，y)＝f(u，v，γ，l)；
通过该函数关系，在实际运用中，只要获取到任意一张单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度，便可以求得该单视场内窥图像中所有像素对应的球腔坐标，具体地，包括：
获取单元，用于根据该函数关系获取单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
第一计算单元，用于根据重心坐标和灰度离心率计算对应的单视场内窥图像的中心坐标；
绑定单元，用于将中心坐标与球腔坐标进行绑定，得到单视场内窥图像在金属球腔中的位置关系；也就是单视场内窥图像中所涵盖的金属球腔的区域；
第二计算单元，用于根据亮斑间距与宽度计算对应的单视场内窥图像的放大率；
第三计算单元，用于根据像素个数及放大率获取单视场内窥图像中每个像素的像素坐标。
其中，像素个数为单视场内窥图像的尺寸与像素尺寸的比值，单视场内窥图像的尺寸与像素尺寸为实现设置；
拼接模块，用于根据球腔坐标对所有的单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像。
具体地为，获取每张单视场内窥图像中的边缘像素坐标，然后两两判断边缘像素坐标的位置是否相邻，在边缘像素坐标相邻时进行拼接，从而得到完整的金属球腔内表面的形貌图像。
相较于现有技术中采用基于特征匹配或者灰度匹配的算法来进行不同视角的图像拼接，本申请实施例提供的方法无需获取单一图像的特征或或灰度值，而是通过获取单一图像的像素坐标，并根据像素坐标的位置关系来进行拼接，解决了因金属球腔表面的反射率较高、纹理重复，无法有效进行特征提取或者灰度拼配而导致图像拼接后不能进行形貌检测的问题。
本实施例中的获取模块包括角度可以偏转的内窥镜，其中，内窥镜包括成像探头1以及由第一牵引装置2、第二牵引装置3、驱动装置4和内部中空的万向软管5构成的偏转装置，内窥镜的具体结构如图1和图2所示，为降低生成成本，本实施例中的万向软管5设置为弹簧管，驱动装置4设置为旋转电机，第一牵引装置2和第二牵引装置3均设置为钢丝绳；且弹簧管的左端与成像探头1固定连接，弹簧管的右端与旋转电机的底座固定连接；第一牵引钢丝绳和第二牵引钢丝绳对称设置在弹簧管的内部，且第一牵引钢丝绳和第二牵引钢丝绳的轴线与弹簧管的轴线平行；第一牵引钢丝绳和第二牵引钢丝绳的左端均固定设置在弹簧管的左端，第一牵引钢丝绳和第二牵引钢丝绳的右端对称设置在旋转电机的驱动端上。
工作时，以图2(图2是为了便于理解方案的原理，因此将旋转电机与弹簧管分开表示，实际的连接关系为图3所示)所示方向为例，若需要探头向上方偏转，则驱动旋转电机顺时针旋转，从而带动第一钢丝绳收缩，进而带动探头向上方偏转；若需要探头向下方偏转，则驱动旋转电机逆时针旋转，从而带动第二钢丝绳收缩，进而带动探头向下方偏转，从而实现内窥镜的偏转，以获取不同偏转角度下的内窥图像。
进一步地，考虑到金属球腔为一个球面，仅具有两个角度的偏转并不能完整的获取整个球腔的形貌图，基于此，本申请实施例在具体实施时，可以在设置一个旋转平台6，并将旋转电机固定在旋转平台6上，从而实现对金属球腔的内表面形貌全面采集，如图2所示。
进一步地，为了便于旋转电机工作是带动弹簧管发生弯折，可以采用激光刻蚀的方法在弹簧管上刻蚀间距相等的凹槽，使刻蚀位置具有一定柔韧性。
进一步地，考虑到不同条件下拍摄所需的照度可能不相同，因此本申请实施例中的内窥镜还包括照度模块，用于提供不同的照度。在本申请实施例中，设置有两个照度模块7，且为了使得拍摄时金属球腔表面的光照较为均匀，两个照度模块7对称设置在成像探头1的两端；同时为了减小内窥镜的尺寸，本申请实施例中的照度模块7设置照明光纤，如图3所示。
进一步地，考虑到金属反射率较高，在采用内窥等技术对金属球腔内表面进行形貌检测时，容易出现反射率不均匀的现象，导致在成像检测视场内，出现强反射带与漫反射区，从而导致最终获取的形貌检测图像的成像对比度极差，基于此，本申请实施例中的获取模块还包括：
获取单元，用于获取内窥镜在同一偏转角度但照度不同的条件下拍摄的内窥图像中的第一分割线坐标，第一分割线坐标为内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；具体的，本实施例中的获取单元包括：
第一提取子单元，用于基于图像分割技术从一区分割计算图中提取高亮度区，区分割计算图为不同照度下的内窥图像中无饱和区的一张；
计算子单元，用于计算高亮度区在区分割计算图中的坐标位置；
第二提取子单元，用于基于坐标位置从余下的内窥图像中提取出对应的高亮度区；
处理子单元，用于基于孔洞填充以及闭运算对所有的高亮度区进行处理，以获取在不同照度下的内窥图像中的高反射带区和漫反射区，如图4所示；
第三提取子单元，用于从任意一张内窥图像中提取出高反射带区和漫反射区的分界线坐标作为第一分割线坐标；
分割单元，用于基于第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将所有的内窥图像均分隔成多个子区域；具体地，本实施例中的分割单元包括：
第一分割子单元，用于基于预设的第二分割线坐标将不同照度下的内窥图像分隔成多个子区域；
第二分割子单元，用于基于第一分割线坐标将同时包含高反射带区与漫反射区的子区域分割成两个子区域，如图5所示。
第一计算模块，用于根据下式计算各个子区域在所有照度下的权重因子：
Figure BDA0003558643300000081
Figure BDA0003558643300000082
其中，Wi表示第i个子区域在所有照度下的权重因子，umax表示探测器的饱和灰度值，
Figure BDA0003558643300000084
表示第i个子区域在所有照度下的平均灰度值，σ表示第i个子区域在所有照度下的灰度均方差，i为正整数；
第二计算模块，用于根据下式计算内窥图像在所有照度下的权重值：
Figure BDA0003558643300000083
其中，W(x，y)表示内窥图像中在所有照度下的权重值，Wi表示第i个子区域在所有照度下的权重因子，Gi表示内窥图像中的像素以所在子区域为中心，区半高宽为方差的高斯函数；
融合模块，用于根据下式获取内窥图像在所有照度下的融合图像：
A(x，y)＝∑W(x，y)I(x，y)
其中，A(x，y)表示融合图像，W(x，y)表示内窥图像中在所有照度下的权重值，I(x，y)表示。
处理模块，用于对融合图像进行处理高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
本实施例中的平滑融合图像为：
H(x，y)＝A(x，y)*exp(-γ(x，y))
其中，H(x，y)表示平滑融合图像，A(x，y)表示融合图像，γ(x，y)表示光源近视函数；
归一化模块，用于对平滑融合图像进行归一化处理，以得到单视场内窥图像，如图6所示。
实施例2
本实施例提供了一种金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取方法，如图7所示，包括以下步骤：
S1：获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
S2：计算不同偏转角度下的单视场内窥图像的重心坐标，灰度离心率以及亮斑间距与宽度；
S3：基于重心坐标、灰度离心率、亮斑间距与宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的单视场内窥图像所对应的球腔坐标；具体地，包括：
S31：根据函数关系获取单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
S32：根据重心坐标和灰度离心率计算对应的单视场内窥图像的中心坐标；
S33：将中心坐标与球腔坐标进行绑定，得到单视场内窥图像在金属球腔中的位置关系；
S34：第二计算单元，用于根据亮斑间距与宽度计算对应的单视场内窥图像的放大率；
S35：根据像素个数、放大率以及位置关系获取单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
S4：根据球腔坐标对所有的单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像。
相较于现有技术中采用基于特征匹配或者灰度匹配的算法来进行不同视角的图像拼接，本申请实施例提供的方法无需获取单一图像的特征或或灰度值，而是通过获取单一图像的像素坐标，并根据像素坐标的位置关系来进行拼接，解决了因金属球腔表面的反射率较高、纹理重复，无法有效进行特征提取或者灰度拼配而导致图像拼接后不能进行形貌检测的问题。
进一步地，考虑到金属反射率较高，在采用内窥等技术对金属球腔内表面进行形貌检测时，容易出现反射率不均匀的现象，导致在成像检测视场内，出现强反射带与漫反射区，从而导致获取的形貌检测图像的成像对比度极差的问题。因此，本申请实施例在获取单视场内窥图像时，通过采集不同照度下的金属球腔内表面图像来获取高反射带区的高分辨率形貌和漫反射区的高分辨率形貌，并进行不同照度下金属球腔内表面图像的合成，从而使得获取的金属球腔的形貌检测图像既可以包括高反射带区的高分辨率形貌又可以包括漫反射区的高分辨率形貌，以解决上述技术问题。
具体地：S1包括以下步骤：
S11：获取在不同照度下的内窥图像中的第一分割线坐标，其中，第一分割线坐标指的是内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；
本实施例以k个不同的照度为例进行说明，包括以下步骤：(1)固定好内窥镜与金属球腔内表面的待检测区域的相对位置；(2)调节内窥镜的照明光源强度，每调节一次照明光源强度则采集一张待检测区域的内窥图像，共调解k次照明光源强度以采集k张待检测区的内窥图像；(3)在k张内窥图像中选取一张无饱和区的内窥图像作为区分割计算图，并采用阈值分割法提取该区分割计算图中的高亮度区，本申请实施例采用最大类间方差法确定阈值分割法的阈值；(4)计算该高亮度区在该区分割计算图中的坐标位置；(5)基于该坐标位置从余下的k-1张内窥图像中提取出对应的高亮度区；(6)对高亮度区进行孔洞填充以及闭运算，从而获取内窥图像中的高反射带区和漫反射区；其中，高反射带区指的是进行孔洞填充以及闭运算处理后的高亮度区，漫反射区则是余下的区域，如图4所示；(7)从任意一张内窥图像中提取出高反射带区和漫反射区的分界线坐标作为第一分割线坐标。
在本步骤中，虽然采集的待检测区是固定的，但是由于采集的照度不同，若分别对每一张内窥图像都用阈值分割法提取高亮度区，则会存在每张内窥图像中提取的高亮度区不相同的情况，从而在后续操作中引起误差；基于此，本实施例中通过先选取一张较好的内窥图像进行高亮度区提取，然后根据该高亮度区在该内窥图像中的位置坐标从余下的内窥图像中提取对应的高亮度区，以保证所有的高亮度区对应的图像内容是一致的，从而使得从任意一张内窥图像中提取的第一分割线坐标可以代表所有内窥图像中的高反射区与漫反射区的分界线。
S12：基于第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将不同照度下的内窥图像分隔成多个子区域，如图5所示；
具体地，包括以下子步骤：
基于预设的第二分割线坐标将不同照度下的内窥图像分隔成多个子区域；
基于第一分割线坐标将同时包含高反射带区与漫反射区的子区域分割成两个子区域。
在本申请实施例中，通过第二分割线坐标将一张完整的内窥图像拆分成各个小的子区域，通过第一分割线坐标将高反射带区与漫反射区分隔开来，从而便于在后续处理中，可以分别对高反射带区与漫反射区在所有照度下进行优化，以获取具有高分辨率形貌的高反射带区与漫反射区。
S13：按下式计算各子区域在所有照度下的权重因子；
Figure BDA0003558643300000101
Figure BDA0003558643300000102
其中，Wi表示第i个子区域在所有照度下的权重因子，umax表示探测器的饱和灰度值，
Figure BDA0003558643300000103
表示第i个子区域在所有照度下的平均灰度值，σ表示第i个子区域在所有照度下的灰度均方差，i为正整数；
S14：基于权重因子计算内窥图像在所有照度下的权重值；
Figure BDA0003558643300000104
其中，W(x，y)表示内窥图像中在所有照度下的权重值，Wi表示第i个子区域在所有照度下的权重因子，Gi表示内窥图像中的像素以所在子区域为中心，区半高宽为方差的高斯函数；
在本步骤中，通过高斯函数消除各个子区域边缘的锯齿，从而消除边缘效应；使得进行图像融合时，融合后的图像看起来更加平滑
S15：基于权重值获取内窥图像在所有照度下的融合图像；
A(x，y)＝∑W(x，y)I(x，y)
其中，A(x，y)表示融合图像，W(x，y)表示内窥图像中在所有照度下的权重值，I(x，y)表示；
S16：对融合图像进行处理高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
H(x，y)＝A(x，y)*exp(-γ(x，y))
其中，H(x，y)表示所述平滑融合图像，A(x，y)表示所述融合图像，γ(x，y)表示光源近视函数。
S17：对平滑融合图像进行归一化处理，以得到单视场内窥图像，如图6所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
第一计算模块，用于计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度；
第二计算模块，用于基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
拼接模块，用于根据所述球腔坐标对所有的所述单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像；
其中，第二计算模块包括：
获取单元，用于根据所述函数关系获取所述单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
第一计算单元，用于根据所述重心坐标和所述灰度离心率计算对应的所述单视场内窥图像的中心坐标；
绑定单元，用于将所述中心坐标与所述球腔坐标进行绑定，得到所述单视场内窥图像在所述金属球腔中的位置关系；
第二计算单元，用于根据所述亮斑间距与所述宽度计算对应的所述单视场内窥图像的放大率；
第三计算单元，用于根据像素个数、所述放大率以及所述位置关系获取所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
所述获取模块还包括：
获取单元，用于获取内窥镜在同一偏转角度但照度不同的条件下拍摄的内窥图像中的第一分割线坐标，所述第一分割线坐标为所述内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；
分割单元，用于基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将所有的所述内窥图像均分隔成多个子区域；
第四计算单元，用于计算各个所述子区域在所有照度下的权重因子；
第五计算单元，用于基于所述权重因子计算所述内窥图像在所有照度下的权重值；
融合单元，用于基于所述权重值获取所述内窥图像在所有照度下的融合图像；
处理单元，用于对所述融合图像进行高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
归一化单元，用于对所述平滑融合图像进行归一化处理，以得到所述单视场内窥图像；
所述获取单元包括：
第一提取子单元，用于基于图像分割技术从一区分割计算图中提取高亮度区，所述区分割计算图为不同照度下的所述内窥图像中无饱和区的一张；
计算子单元，用于计算所述高亮度区在所述区分割计算图中的坐标位置；
第二提取子单元，用于基于所述坐标位置从余下的所述内窥图像中提取出对应的所述高亮度区；
处理子单元，用于基于孔洞填充以及闭运算对所有的所述高亮度区进行处理，以获取在不同照度下的所述内窥图像中的所述高反射带区和所述漫反射区；
第三提取子单元，用于从任意一张所述内窥图像中提取出所述高反射带区和所述漫反射区的分界线坐标作为所述第一分割线坐标；
所述分割单元包括：
第一分割子单元，用于基于预设的所述第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
第二分割子单元，用于基于所述第一分割线坐标将同时包含所述高反射带区与所述漫反射区的所述子区域分割成两个子区域。
2.根据权利要求1所述的金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统，其特征在于，所述获取模块包括内窥镜，所述内窥镜包括成像探头(1)、第一牵引装置(2)、第二牵引装置(3)、驱动装置(4)以及内部中空的万向软管(5)；
所述万向软管(5)的一端与所述成像探头(1)固定连接，所述万向软管(5)的另一端与所述驱动装置(4)的底座固定连接；所述第一牵引装置(2)和所述第二牵引装置(3)对称设置在所述万向软管(5)的内部，且所述第一牵引装置(2)和所述第二牵引装置(3)的轴线与所述万向软管(5)的轴线平行；所述第一牵引装置(2)和所述第二牵引装置(3)的一端均固定设置在靠近所述成像探头(1)侧的所述万向软管(5)上，所述第一牵引装置(2)和所述第二牵引装置(3)的另一端对称设置在所述驱动装置(4)的驱动端。
3.根据权利要求2所述的金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取系统，其特征在于，所述内窥镜还包括照度模块(7)，所述照度模块(7)用于提供不同的照度。
4.金属球腔内表面大视场高分辨率形貌图像获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取不同偏转角度下的单视场内窥图像；
计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像的重心坐标、灰度离心率、亮斑间距以及宽度；
基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
根据所述球腔坐标对所有的所述单视场内窥图像进行拼接，得到金属球腔内表面的形貌图像；
其中，所述基于所述重心坐标、所述灰度离心率、所述亮斑间距、所述宽度以及预设的拟合函数计算不同偏转角度下的所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标包括以下步骤：
根据所述函数关系获取所述单视场内窥图像在金属球腔中所对应的球腔坐标；
根据所述重心坐标和所述灰度离心率计算对应的所述单视场内窥图像的中心坐标；
将所述中心坐标与所述球腔坐标进行绑定，得到所述单视场内窥图像在所述金属球腔中的位置关系；
根据所述亮斑间距与所述宽度计算对应的所述单视场内窥图像的放大率；
根据像素个数、所述放大率以及所述位置关系获取所述单视场内窥图像中每个像素对应的球腔坐标；
任意一张所述单视场内窥图像按以下步骤获取：
获取在不同照度下的内窥图像中的第一分割线坐标，所述第一分割线坐标为所述内窥图像中的高反射带区与漫反射区的分界线坐标；
基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
计算各个所述子区域在所有照度下的权重因子；
基于所述权重因子计算所述内窥图像在所有照度下的权重值；
基于所述权重值获取所述内窥图像在所有照度下的融合图像；
对所述融合图像进行高斯模糊处理以获取平滑融合图像；
对所述平滑融合图像进行归一化处理，以得到所述单视场内窥图像；
所述获取在不同照度下的内窥图像中的第一分割线坐标包括以下步骤：
基于图像分割技术从一区分割计算图中提取高亮度区，所述区分割计算图为不同照度下的所述内窥图像中无饱和区的一张；
计算所述高亮度区在所述区分割计算图中的坐标位置；
基于所述坐标位置从余下的所述内窥图像中提取出对应的所述高亮度区；
基于孔洞填充以及闭运算对所有的所述高亮度区进行处理，以获取在不同照度下的所述内窥图像中的所述高反射带区和所述漫反射区；
从任意一张所述内窥图像中提取出所述高反射带区和所述漫反射区的分界线坐标作为所述第一分割线坐标；
所述基于所述第一分割线坐标和预设的第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域包括以下子步骤：
基于预设的所述第二分割线坐标将不同照度下的所述内窥图像分隔成多个子区域；
基于所述第一分割线坐标将同时包含所述高反射带区与所述漫反射区的所述子区域分割成两个子区域。
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