CN201388247Y - 图像整体高倍放大扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种图像整体高倍放大扫描系统，对打印/印刷文件、证件、印章、文物、图书、生物图像、医学图像、工件图像等进行整体高倍放大扫描，用于公共安全、法庭物证领域、图像分析、生物医学诊断、生产监控等领域。该系统至少包括放大镜头、移动平台和载物台，移动平台置于载物台上，移动平台上固定有支架杆，支架杆上装有CCD摄像机，CCD摄像机镜头外装有放大镜头，放大镜头的外围套有光源，CCD摄像机连接计算机。移动平台在载物面横向和纵向移动，随移动平台移动过程，CCD摄像机自动地连续采集局部显微图像，计算机将采集到的局部放大图像拼接成整体显微放大图像，以实现从局部细节到整体的图像多尺度观测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种图像整体高倍放大扫描系统，具体地说是一种对打印/印刷文件、证件、印章、文物、图书、生物图像、医学图像、工件图像进行整体显微放大采集的装置。
背景技术
文件检验仪器用来鉴别文件(证件、印章、文物等)是否被伪造、涂改，以及对文件的来源进行认定。文件检验仪器对检验对象进行观察分析的技术手段有多种，有的文件检验仪器在多波段光谱下观察和分析检验文件的涂改痕迹，有的使用化学和光谱手段分析文件上墨水/墨粉的成分，有的文件检验仪器在放大镜下显微观察检验文件的局部细节。通过在放大镜下观察检验文件显微图像，是最为常用的文件检验手段。许多需要检验的文件(证件、印章、文物等)在肉眼观察下相差不大，但在显微镜放大观察下就显现出明显的差异。通过显微放大观察，不同打印机的打印文件在墨粉堆积密度，边缘墨粉喷溅，边缘平滑程度上都有明显的差别，许多能够描述打印文件个体特性的打印缺陷也只有在显微放大下才能观察到。但简单的利用显微放大镜头进行文件观测存在多种问题。放大镜头视野小，一次只能观察到文件中字符笔画的一部分，文件检验人员无法观察放大字符的整体形态，观测图像无法整体比较。因此，需要研制操作简便、自动化程度高、能够多尺度观测文件的检验仪器来满足文件检验行业的需求。
发明内容
为了克服现有显微镜观察视野小的不足，本实用新型提供一种图像整体高倍放大扫描系统，实现对图像的整体进行显微放大自动扫描、自动拼接以及多尺度观测。该装置用固定的光源照亮被测图像，使被测图像不受室内光线的影响；使用二维电动平移台来承载CCD摄像机，自动采集指定区域的显微放大图像，并将图像保存到计算机中；将采集到的局部显微放大图像拼接成完整的整体图像，以便从整体或不同的局部视觉来观测图像。
实现本实用新型目的采用的技术方案是：图像整体放大扫描装置至少包括光源、放大镜头、CCD摄像机、移动平台、计算机、载物台和支架杆，移动平台固定在载物台上，支架杆固定在移动平台上，CCD摄像机底座通过金属杆与支架杆连接，CCD摄像机镜头面向载物台。金属杆由万向杆架固定在支架杆上，通过调节万向杆架的位置来调节CCD摄像机距离载物台的高度；光源套在放大镜头外围，放大镜头和CCD摄像机通过卡口连接，CCD摄像机通过数据线与计算机连接。
所述光源为环形LED光源，环形LED光源由多个白色和/或彩色的LED排成环形，套在镜头外部并用螺钉固定在放大镜头上。环形LED光源由多支白色(彩色)的LED排成环形，以照亮被测图像，使CCD摄像机采集区域光线均匀。LED光源配备独立的电源，电源控制器可以调节LED的光照强度，以为图像采集提供充足光线。显微放大镜头接在CCD摄像机的前端，焦距可调。环形LED光源、放大镜头、CCD摄像机串行相连，CCD摄像机通过USB接口与计算机连接。
移动平台为电动移动平台，在载物台作平面移动。移动平台为超薄型电控平移台，二维平移台两个方向互相垂直(横向和纵向)，平移台按设置的行程自动平移，以实现CCD摄像机在横向和纵向均匀地移动。平移台通过步进电机控制器与计算机连接，采用步进电机控制器控制平移台的二维移动。步进电机控制器设有手动和联机方式，手动设置的操作有：速度设定、归零操作、方向设定、位移量设定等，联机方式可以使电机的运动直接受应用软件控制，编写程序可以驱动电机自动多步运行。
随移动平台在载物面横向和纵向移动的过程中，CCD摄像机自动地连续采集局部显微图像，计算机将采集到的局部放大图像拼接成整体显微放大图像，以实现从局部细节到整体的图像多尺度观测。将CCD摄像机采集的显微放大图像保存在计算机中，将多幅相邻区域的文件局部显微放大图像拼接成完整的在文件图像，以便于从整体上对图像进行分析检验。本实用新型对打印/印刷文件、证件、印章、文物、图书、生物图像、医学图像、工件图像等进行整体高倍放大扫描，用于公共安全、法庭物证领域、图像分析、生物医学诊断、生产监控等领域。
本实用新型结构简单，使用方便，只需将待扫描图像置于载物台上，通过设置电机控制器控制平移台的在水平面移动，从而带动CCD摄像机的水平移动，实现CCD摄像机对图像的扫描，并将采集的显微放大图像存储在计算机中，将连续采集的打印字符的多幅子区域图像进行拼接，得到完整的字符放大图像，实现从局部细节到图像整体的多角度观测。不仅抽取了大面积图像的信息，避免了误匹配，又减少了计算时间，提高了拼接速度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
附图为本实用新型的结构示意图。
图中，1.载物台，2.移动平台，3.支架杆，4.万向杆架，5.连接杆，6.CCD摄像机，7.放大镜头，8.环形LED光源，9.数据线，10计算机。
具体实施方式
图像整体高倍放大扫描系统的结构如附图所示，该系统至少包括CCD摄像机6和移动平台2，移动平台2上固定有支架杆3，支架杆3上装有CCD摄像机6，移动平台2滑动连接在载物台1上，CCD摄像机6的底座通过连接杆5与支架杆3连接，连接杆5由万向杆架4固定在支架杆上，通过调节万向杆架4的位置来调节CCD摄像机6距离载物台1的高度；环形LED光源8套在放大镜头7的外围，放大镜头7和CCD摄像机6通过卡口连接，CCD摄像机6与计算机10连接。
环形LED光源8由多个白色和/或彩色的LED排成环形，套在镜头外部并用螺钉固定在放大镜头上。环形LED光源由多支白色(彩色)的LED排成环形，以照亮检验文件，使CCD采集区域光线均匀。显微放大镜头接在CCD摄像机的前端，焦距可调。环形LED光源、放大镜头、CCD摄像机串行相连，CCD摄像机通过数据线9与计算机10的USB接口连接。
移动平台为电动移动平台，在载物台作平面移动。二维平移台采用超薄型电控平移台，二维平移台两个方向互相垂直(横向和纵向)，平移台按设置的行程自动平移，以实现CCD摄像机在横向和纵向均匀地移动。
采用步进电机控制器控制平移台的二维移动。步进电机控制器设有手动和联机方式，手动能设置的操作有：速度设定、归零操作、方向设定、位移量设定等，联机方式可以使电机的运动直接受应用软件控制，编写程序可以驱动电机自动多步运行。
进行图像采集时，将图像放置在载物台1上，且位于CCD摄像机6镜头的下方，将光照亮度、显微放大倍数、CCD摄像机的高度、步进电机的横向和纵向步长与步数调至合适状态，使文件显微图像能在计算机显示屏上清晰显示。电机每平移一步，CCD摄像机采集图像一次，计算机保存采集的图像。当电动平移台负载CCD摄像机遍历完整个指定的图像区域后，得到指定区域的若干局部显微放大图像，通过图像自动拼接，得到一幅指定区域的整体显微放大图像。由CCD采集的显微放大图像保存在计算机中，将多幅相邻区域的文件局部显微放大图像拼接成完整的在文件图像，以便于从整体上对图像进行分析检验。由于显微放大镜头的视野较小，通过CCD一次只能观察到打印字符的局部细节。图像拼接采用改进的图像相关匹配算法。由于本装置采集的相邻的子图像在边缘区域有重合的部分，因此在相邻子图像中的边缘部分取相同大小区域的图像进行相关匹配。当相关系数达到最大时，表示已达到最佳配准点。选择匹配区域时，若区域过小，匹配结果可能只是局部最佳值，造成误匹配；若区域过大，则计算量增加。本系统对选定区域图像横向和纵向以同样的步长取样，得到匹配区域的图像像素抽样矩阵。将两个相邻(横向或纵向)图像重叠区域的像素抽样矩阵进行相关匹配来计算相关系数，利用相关系数最大时两幅相邻图像的相对位置来计算匹配点，并进行图像拼接。这种方法抽取了大面积图像的信息，避免了误匹配，又减少了计算时间，提高了拼接速度。
本装置对连续采集图像的多幅子区域图像进行拼接，得到整体放大图像，实现从局部细节到图像整体的多角度观测，适用于对扫描图像的细微观测和检验。
Claims (8)
1.一种图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：该系统至少包括CCD摄像机和移动平台，移动平台上固定有支架杆，支架杆上装有CCD摄像机。
2.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：移动平台置于载物台上，移动平台与载物台滑动连接。
3.根据权利要求1或2所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：移动平台为超薄型电控平移台，平移台通过步进电机控制器与计算机连接。
4.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：支架杆上装有连接杆，CCD摄像机底座通过连接杆与支架杆连接，CCD摄像机镜头面向载物台。
5.根据权利要求4所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：连接杆通过万向杆架与支架杆连接，通过调节万向杆架的位置来调节CCD摄像机距离载物台的高度。
6.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：CCD摄像机镜头外装有放大镜头，放大镜头的外围套有光源。
7.根据权利要求6所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：光源为环形LED光源，环形LED光源由多个白色和/或彩色的LED排成环形，套在放大镜头外部并用螺钉固定。
8.根据权利要求1所述的图像整体高倍放大扫描系统，其特征是：CCD摄像机通过数据线与计算机连接。
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