一种自搭建变焦显微图像拍摄系统及方法与流程

1.本发明涉及图像拍摄的领域，特别是涉及一种自搭建变焦显微图像拍摄系统及方法。


背景技术：

2.三维显微摄影广泛应用于生命科学、材料科学等领域。在这些领域中，常用的三维显微摄影仪器主要包括扫描电子显微镜、三维轮廓仪、原子力显微镜等。扫描电子显微镜得到的图像为二维图像，相关学者将图像的灰度变化视为样品的表面形貌变化，但是二维灰度信息不能真实反映三维信息。扫描电子显微镜还要求对样品进行复杂的预处理。原子力显微镜是通过探针的移动对样品表面进行测量，其测量过程是一维的，并且接触式的探针可能对样品表面造成损伤。三维轮廓仪利用白光干涉得到三维表面，它的精度不及扫描电子显微镜和原子力显微镜。此外，这些专业显微仪器共有的缺点是价格昂贵、景深低。景深问题严重地限制了其拍摄对象的表面形貌。例如，植物叶表面的显微结构是影响叶表面自由能的重要因素，与药液的沉积效果密切相关，而植物叶表面通常是多尺度的分形结构，低景深的显微仪器无法对这种结构进行完整的观察和摄影。在这种尺度下，普通的三维成像仪器(如激光雷达)又无法满足精度上的要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种自搭建变焦显微图像拍摄系统及方法，提高对拍摄对象三维形貌拍摄的精确度。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，包括：光学实验平台、相机、显微镜和微动载物平台；
6.所述微动载物平台固定在所述光学实验平台的底座上；所述显微镜设置相机与所述微动载物平台之间，且所述显微镜固定在所述光学实验平台的夹持装置上；所述相机设置在所述显微镜的目镜处，所述相机的光学中心与所述显微镜的轴心处于同一条垂线；
7.所述微动载物平台用于调整所述相机聚焦在拍摄对象表面的高度位置。
8.可选的，所述微动载物平台包括粗调旋钮和细调旋钮。
9.可选的，所述自搭建变焦显微图像拍摄系统，还包括：补光灯；
10.所述补光灯设置在所述微动载物平台上；所述显微镜的物镜穿过所述补光灯顶端的孔洞。
11.可选的，所述补光灯为环形补光灯。
12.可选的，所述自搭建变焦显微图像拍摄系统，还包括：计算机；
13.所述计算机通过以太网与所述相机连接；所述计算机用于根据所述相机拍摄的显微图像确定所述拍摄对象表面的显微结构。
14.可选的，所述相机为工业相机。
15.可选的，所述显微镜为便携式显微镜。
16.一种自搭建变焦显微图像拍摄方法，所述的一种自搭建变焦显微图像拍摄方法应用于一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，所述的一种自搭建变焦显微图像拍摄方法，包括：
17.旋转微动载物平台的粗调旋钮和细调旋钮旋，调整微动载物平台上的拍摄对象的位置；
18.利用相机拍摄微动载物平台上的拍摄对象，得到不同聚焦位置的聚焦图像；
19.对所有聚焦图像采用聚焦恢复形状的方法，确定拍摄对象表面的显微结构。
20.可选的，所述旋转微动载物平台的粗调旋钮和细调旋钮旋，调整微动载物平台上的拍摄对象的位置，之前还包括：
21.旋转夹持装置上的旋钮，使显微镜的物镜穿过所述补光灯顶端的孔洞。
22.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
23.本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统及方法，通过使用带有刻度的精密微动载物平台实现变焦显微拍摄。在拍摄的同时，可获得所拍摄的图像序列的空间聚焦位置信息，从而计算出拍摄对象的微观表面三维形貌，进而提高对拍摄对象三维形貌拍摄的精确度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。
25.图1为本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种自搭建变焦显微图像拍摄系统及方法，提高对拍摄对象三维形貌拍摄的精确度。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.图1为本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统结构示意图一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，包括：光学实验平台1、相机4、显微镜3和微动载物平台2。所述相机4为工业相机；所述显微镜3为便携式显微镜。
30.所述微动载物平台2固定在所述光学实验平台1的底座上；所述显微镜3设置相机4与所述微动载物平台2之间，且所述显微镜3固定在所述光学实验平台1的夹持装置上；所述相机4设置在所述显微镜3的目镜处，所述相机4的光学中心与所述显微镜3的轴心处于同一条垂线。
31.所述微动载物平台2用于调整所述相机4聚焦在拍摄对象表面的高度位置。
32.所述微动载物平台2包括粗调旋钮和细调旋钮。
33.所述自搭建变焦显微图像拍摄系统，还包括：补光灯5；具体的所述补光灯5为环形补光灯。
34.所述补光灯5设置在所述微动载物平台2上；所述显微镜3的物镜穿过所述补光灯5顶端的孔洞。所述补光灯5设置在所述微动载物平台2上将整个拍摄对象覆盖，用于调节视场亮度。
35.所述自搭建变焦显微图像拍摄系统，还包括：计算机6。
36.所述计算机6通过以太网与所述相机4连接；所述计算机6用于根据所述相机4拍摄的显微图像确定所述拍摄对象表面的显微结构。
37.作为一个具体的实施例，本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，具体的操作过程为：
38.s1，逆时针旋转微动载物平台2的粗调旋钮到读数最大值，顺时针旋转微动载物平台2的细调旋钮到读数最小值。
39.s2，将拍摄对象平整地置于微动载物平台2上，盖上环形补光灯5。旋转光学实验平台1的旋钮，使便携式显微镜3向下穿过环形补光灯5顶端的孔洞，使显微镜3镜头距离微动载物平台2约0.5cm。
40.s3，打开计算机6上的图像采集软件，调节环形补光灯5到合适的补光强度。
41.s4，顺时针旋转微动载物平台2的粗调旋钮，载物平台下移，直到观察到图像上所有的点都经过“模糊-清晰-模糊”的过程，采集当前的图像。
42.s5，逆时针旋转微动载物平台2的细调旋钮一小格(视所要求的深度信息分辨率而定)，载物平台将上移1μm。采集当前的图像。
43.s6，重复s5，直到观察到图像上所有的点再次经过“模糊-清晰-模糊”的过程。
44.本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，其零部件在市面上均有较为成熟、廉价的产品，整套系统的价格远低于目前常用的大型仪器；利用光学原理直接对叶表面进行拍摄，无需额外的预处理过程；系统的各个零部件采用旋钮和螺母固定，容易拆装。系统整体重量较轻，可装入手提箱携带至现场拍摄。
45.本发明还提供一种自搭建变焦显微图像拍摄方法，所述的一种自搭建变焦显微图像拍摄方法对应本发明所提供的一种自搭建变焦显微图像拍摄系统，所述的一种自搭建变焦显微图像拍摄方法，包括：
46.s201，旋转微动载物平台2的粗调旋钮和细调旋钮旋，调整微动载物平台2上的拍摄对象的位置。
47.在s201之前，为了提高拍摄效果，将补光灯5打开，并旋转夹持装置上的旋钮，使显微镜3的物镜穿过所述补光灯5顶端的孔洞。
48.s202，利用相机4拍摄微动载物平台2上的拍摄对象，得到不同聚焦位置的聚焦图像。
49.s203，对所有聚焦图像采用聚焦恢复形状的方法，确定拍摄对象表面的显微结构。
50.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统
而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
51.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。