一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)及方法，屬于成像領(lǐng)域。該晶體顆粒三維成像系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理裝置、至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品的平臺(tái)。所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置。第一成像裝置的安裝位置與第二成像裝置的安裝位置之間的連線為第一直線，第一成像裝置的安裝位置到平臺(tái)的垂線為第二直線，第三成像裝置的安裝位置在所述第一直線和所述第二直線確定的第一平面外。本發(fā)明實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)能夠有效地避免拍攝盲區(qū)，有利于獲得更準(zhǔn)確的待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，具體而言，涉及一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)藥、化學(xué)、食品、輕紡等產(chǎn)業(yè)中，常需要結(jié)晶工藝對產(chǎn)品或者中間產(chǎn)品進(jìn)行分離和提純。晶體的形貌和大小影響晶體顆粒的物理性質(zhì)，如晶體的溶解性、研磨的容易程度、熱穩(wěn)定性、堆密度等等。對于晶體藥物甚至影響藥效。
[0003]由于結(jié)晶的條件如，降溫速率，溫度，攪拌速率等的不同，晶體從溶液中析出時(shí)，內(nèi)部分子的排列可能不同，可以形成不同的晶型，即使同一種晶型，其外形也可能會(huì)不一樣。
[0004]因此，對晶體的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測是非常有意義的。例如可以研究不同操作條件、雜質(zhì)、過飽和度、PH、溶劑等對晶體生長行為的影響，從而優(yōu)化和控制操作條件，以生產(chǎn)出希望的晶體結(jié)構(gòu)和尺寸。
[0005]近些年，世界上許多企業(yè)、大學(xué)和科研院所都利用實(shí)時(shí)照相系統(tǒng)來優(yōu)化結(jié)晶過程，但大多采用二維成像系統(tǒng)。二維圖像不利于真實(shí)的還原顆粒的形貌、尺寸特征，如對于棒狀晶體，其二維投影的長度往往會(huì)比真實(shí)的尺寸要短。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種三維成像系統(tǒng)及方法，能夠準(zhǔn)確有效地獲取晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理裝置、至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品的平臺(tái)，所述至少三個(gè)成像裝置均與所述數(shù)據(jù)處理裝置耦合，所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置，所述第一成像裝置的安裝位置與所述第二成像裝置的安裝位置之間的連線為第一直線，所述第一成像裝置的安裝位置到所述平臺(tái)的垂線為第二直線，所述第三成像裝置的安裝位置在所述第一直線和所述第二直線確定的第一平面外。所述至少三個(gè)成像裝置用于分別采集當(dāng)前時(shí)刻待測樣品的二維圖像，將所述二維圖像發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理裝置。所述數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。
[0009]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像處理方法，應(yīng)用于上述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)。所述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)包括至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品的平臺(tái)，所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置，所述第一成像裝置的安裝位置與所述第二成像裝置的安裝位置之間的連線為第一直線，所述第一成像裝置的安裝位置到所述平臺(tái)的垂線為第二直線，所述第三成像裝置的安裝位置在所述第一直線和所述第二直線確定的第一平面外。所述方法包括:獲取所述至少三個(gè)成像裝置發(fā)送的當(dāng)前時(shí)刻待測樣品的二維圖像;根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例通過至少三個(gè)成像裝置采集待測樣品不同視角上的二維圖像，再通過數(shù)據(jù)處理裝置對所獲取到的二維圖像進(jìn)行圖像處理操作，得到當(dāng)前時(shí)刻待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。其中，待測樣品為晶體顆粒。本實(shí)施例中，至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置。其中，第一成像裝置與第二成像裝置之間的連線為第一直線，第一成像裝置到平臺(tái)的垂線為第二直線，第三成像裝置不在第一直線和第二直線確定的第一平面上。這種排布方式有效地避免了僅采用兩個(gè)成像裝置對待測樣品進(jìn)行拍攝時(shí)容易存在盲區(qū)的問題，相比于僅采用兩個(gè)成像裝置的成像系統(tǒng)，能夠更準(zhǔn)確有效地獲取晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)。
[0011]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0012]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種圖像處理方法的流程圖；
[0015]圖3示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的另一種圖像處理方法的流程圖；
[0016]圖4示出了第一成像裝置拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像；
[0017]圖5示出了第二成像裝置拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像；
[0018]圖6示出了第三成像裝置拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像；
[0019]圖7示出了對圖4、圖5、圖6所示的圖像進(jìn)行三維重建得到的硝酸納晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)。
[0020]其中光，附圖標(biāo)記分別為:
[0021]第一直線101;第二直線102;第一平面103;第一成像裝置111;第二成像裝置112;第三成像裝置113;數(shù)據(jù)處理裝置120;平臺(tái)130;待測樣品200。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0024]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0025]經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，僅通過兩個(gè)成像裝置在同一時(shí)刻采集待測樣品的二維圖像以對待測樣品的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測時(shí)，容易產(chǎn)生拍攝盲區(qū)，導(dǎo)致待測樣品的三維重建結(jié)果不準(zhǔn)確。具體的，假設(shè)待測樣品為正方體形的晶體顆粒。當(dāng)兩個(gè)成像裝置的安裝位置均位于一個(gè)待測樣品側(cè)面所在的平面上，或者是，兩個(gè)成像裝置均位于與待測樣品的一個(gè)待測樣品側(cè)面平行的平面上時(shí)，兩個(gè)成像裝置所采集到的二維圖像中該側(cè)面均為一條直線，即無法獲取該側(cè)面的圖像信息，也就是上述兩個(gè)成像裝置在該側(cè)面處存在盲區(qū)。此時(shí)，根據(jù)上述兩個(gè)成像裝置采集的二維圖像無法得到待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。
[0026]鑒于此，為了避免盲區(qū)的存在，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)。如圖1所示，所述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理裝置120、至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品200的平臺(tái)130。所述至少三個(gè)成像裝置均與所述數(shù)據(jù)處理裝置120耦合。本實(shí)施例中，成像裝置可以為相機(jī)或其它成像設(shè)備。
[0027]其中，所述至少三個(gè)成像裝置用于分別采集當(dāng)前時(shí)刻待測樣品200的二維圖像，將所述二維圖像發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理裝置120。本實(shí)施例中，待測樣品200為晶體顆粒。需要說明的是，待測樣品除了是晶體顆粒外，也可以是其它微小固體顆粒，例如微米級的固體顆粒。數(shù)據(jù)處理裝置120用于根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品200進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。此外，數(shù)據(jù)處理裝置120還可以存儲(chǔ)所獲取的二維圖像，例如，可以以bmp、jpg、tif f等圖片格式存儲(chǔ)，或者也可以以錄像的形式存儲(chǔ)。本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理裝置120可以為計(jì)算機(jī)，也可以是一種具有信號(hào)的處理能力及存儲(chǔ)功能集成電路模塊。
[0028]本實(shí)施例中，如圖1所示，上述至少三個(gè)成像裝置的排布方式為:至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置111、第二成像裝置112和第三成像裝置113。需要說明的是，至少三個(gè)成像裝置不僅限于第一成像裝置111、第二成像裝置112和第三成像裝置113。第一成像裝置111的安裝位置a與第二成像裝置112的安裝位置b之間的連線為第一直線101，第一成像裝置111的安裝位置a到平臺(tái)130的垂線為第二直線102，第三成像裝置113的安裝位置c在第一直線101和第二直線102確定的第一平面103上。這種排布方式下，即使第一成像裝置111和第二成像裝置112或者是除第三成像裝置113以外的其他成像裝置存在上述盲區(qū)時(shí)，至少存在一個(gè)第三成像裝置113可以對該盲區(qū)進(jìn)行拍攝，有效地避免了盲區(qū)的存在，有利于得到更準(zhǔn)確的待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0029]優(yōu)選的，本晶體顆粒三維成像系統(tǒng)所包括的至少三個(gè)成像裝置的安裝位置均位于第二平面內(nèi)且成旋轉(zhuǎn)對稱分布。第二平面的其中一條垂線經(jīng)過成像裝置的旋轉(zhuǎn)對稱中心，該垂線即為第二平面的中心軸線。為了確保每一個(gè)成像裝置均能聚焦到同一待測樣品200，優(yōu)選的，所述中心軸線應(yīng)該經(jīng)過待測樣品200，且每一個(gè)成像裝置的光軸也經(jīng)過待測樣品200。此時(shí)，每一個(gè)成像裝置的安裝位置與旋轉(zhuǎn)對稱中心點(diǎn)之間的距離、成像裝置的光軸與上述中心軸線所成的夾角及成像裝置的鏡頭的長度與鏡頭的物距之和成預(yù)設(shè)關(guān)系。
[0030]假設(shè)成像裝置的安裝位置與旋轉(zhuǎn)對稱中心點(diǎn)之間的距離為d，成像裝置的光軸與上述中心軸線所成的夾角為Θ，成像裝置的鏡頭的長度與鏡頭的物距之和為L。上述預(yù)設(shè)關(guān)系為:d = Lsin9。
[0031]此外，為了進(jìn)一步確保不同成像裝置拍攝到的二維圖像為同一個(gè)待測樣品200不同視角上的圖像，以便于更準(zhǔn)確地獲得該待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)，每一個(gè)成像裝置的安裝位置與旋轉(zhuǎn)對稱中心點(diǎn)之間的距離一致，且每一個(gè)成像裝置的光軸與上述中心軸線所成的夾角一致。
[0032]需要說明的是，隨著成像裝置的數(shù)量的增加，同一時(shí)刻所獲取的二維圖像也越多。二維圖像越多，根據(jù)多個(gè)二維圖像進(jìn)行三維重建所得到的待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)與待測樣品200的真實(shí)形態(tài)也越接近，但是在進(jìn)行三維重建時(shí)的算法也越復(fù)雜，所需的時(shí)間也越長。因此，本實(shí)施例中，成像裝置的數(shù)量優(yōu)選為三個(gè)，且三個(gè)成像裝置的安裝位置的連線組成等邊三角形。此時(shí)，在同一時(shí)刻，本晶體顆粒三維成像系統(tǒng)可以采集到待測樣品200不同視角上的三個(gè)二維圖像，數(shù)據(jù)處理裝置120獲取到所述三個(gè)二維圖像后，根據(jù)所述三個(gè)二維圖像對待測樣品200進(jìn)行三維重建，從而得到待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0033]為了方便用戶監(jiān)測待測樣品200的形貌及結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)還包括顯示裝置。顯示裝置與數(shù)據(jù)處理裝置120耦合。數(shù)據(jù)處理裝置120將所獲取到的二維圖像以及處理結(jié)果發(fā)送到顯示裝置。其中，處理結(jié)果為數(shù)據(jù)處理裝置120對上述二維圖像進(jìn)行三維重建后得到的待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。顯示裝置顯示成像裝置所獲取到的二維圖像及處理結(jié)果。
[0034]進(jìn)一步的，本實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)還包括光源模塊、光源模塊控制器及同步控制器。光源模塊與光源模塊控制器耦合，光源模塊控制器與數(shù)據(jù)處理裝置120耦合，光源模塊控制器與數(shù)據(jù)處理裝置120均與同步控制器耦合。其中，光源模塊可以為點(diǎn)光源模塊、面光源模塊或多個(gè)點(diǎn)光源模塊組成的陣列形式。例如，光源模塊可以為發(fā)光二級管、激光光源等。
[0035]其中，光源模塊控制器用于控制光源模塊的發(fā)光強(qiáng)度及光源模塊的開關(guān)。光源模塊發(fā)出的光束照射到待測樣品200上，經(jīng)待測樣品200反射或透射后入射到成像裝置成像。通過調(diào)節(jié)光源模塊的發(fā)光強(qiáng)度以及光源模塊與成像裝置所成的角度可以提高成像裝置所拍攝的待測樣品200的二維圖像的質(zhì)量，以便于后續(xù)對二維圖像的處理，獲得更準(zhǔn)確的待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0036]同步控制器用于控制本三維成像儀中光源模塊與成像裝置的快門，使得光源模塊的開關(guān)頻率與成像裝置的快門開關(guān)頻率同步。同步控制器對成像裝置施加第一脈沖激發(fā)信號(hào)，對光源模塊控制器施加第二脈沖激發(fā)信號(hào)。其中，第一脈沖激發(fā)信號(hào)用于控制所述成像裝置的快門，第二脈沖激發(fā)信號(hào)用于控制光源模塊的開關(guān)。第二脈沖激發(fā)信號(hào)與第一脈沖激發(fā)信號(hào)同步，第一脈沖激發(fā)信號(hào)的周期長度與成像裝置采集每張圖像所需的第一時(shí)間相等，所述第一脈沖激發(fā)信號(hào)的每個(gè)周期與所述快門的開啟延遲時(shí)間、開啟時(shí)間和重新開啟所需時(shí)間之和相符。
[0037]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過至少三個(gè)成像裝置采集待測樣品200不同視角上的二維圖像，再通過數(shù)據(jù)處理裝置120對所獲取到的二維圖像進(jìn)行圖像處理操作，得到當(dāng)前時(shí)刻待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。另外，本實(shí)施例中成像裝置的排布可以有效地避免了僅采用兩個(gè)成像裝置對待測樣品200進(jìn)行拍攝時(shí)容易存在盲區(qū)的問題，相比于僅采用兩個(gè)成像裝置的成像系統(tǒng)，能夠更準(zhǔn)確有效地獲取待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0038]第二實(shí)施例
[0039]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像處理方法，應(yīng)用于第一實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)。所述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)包括至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品200的平臺(tái)130。所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置111、第二成像裝置112和第三成像裝置113。需要說明的是，至少三個(gè)成像裝置不僅限于第一成像裝置111、第二成像裝置112和第三成像裝置113。如圖1所示，第一成像裝置111的安裝位置a與第二成像裝置112的安裝位置b之間的連線為第一直線101，第一成像裝置111的安裝位置a到平臺(tái)130的垂線為第二直線102，第三成像裝置113的安裝位置c在第一直線101和第二直線102確定的第一平面103外。
[0040]如圖2所示，本實(shí)施例提供的圖像處理方法包括:
[0041]步驟S210:獲取至少三個(gè)成像裝置發(fā)送的當(dāng)前時(shí)刻待測樣品200的二維圖像；
[0042]其中，待測樣品200為晶體顆粒。需要說明的是，待測樣品200除了是晶體顆粒外，也可以是其它微小固體顆粒，例如微米級的固體顆粒。
[0043]當(dāng)前時(shí)刻，上述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)所包括的至少三個(gè)成像裝置分別拍攝待測樣品200的不同視角的二維圖像，并將所拍攝的二維圖像發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置120。數(shù)據(jù)處理裝置120—方面執(zhí)行步驟S220，根據(jù)獲取到的二維圖像對待測樣品200進(jìn)行三維重建，另一方面還可以存儲(chǔ)所獲取的二維圖像，例如以bmp、jpg、tiff等圖片格式存儲(chǔ)，或者以錄像的形式存儲(chǔ)。
[0044]步驟S220:根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品200進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0045]數(shù)據(jù)處理裝置120獲取到至少三個(gè)成像裝置發(fā)送的二維圖像后，構(gòu)建二維圖像序列。通過對二維圖像序列中的每一個(gè)圖像進(jìn)行特征檢測及立體視覺匹配，對待測樣品200進(jìn)行三維重建，從而還原待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0046]本實(shí)施例中，如圖3所示，步驟S220具體包括步驟S221、步驟S222和步驟S223。
[0047]步驟S221:提取每一個(gè)所述二維圖像中目標(biāo)區(qū)域的特征點(diǎn)；
[0048]二維圖像包括背景區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域。例如，當(dāng)待測樣品200為濃度為100g/100ml的硝酸納溶液冷卻結(jié)晶過程中析出的硝酸納晶體顆粒時(shí)，成像裝置所拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像中，背景區(qū)域?yàn)閳D像中的硝酸納溶液，目標(biāo)區(qū)域?yàn)閳D像中的硝酸納晶體顆粒?；诙S圖像中相鄰區(qū)域的像素灰度值不連續(xù)性和相似性的特征，可以對二維圖像進(jìn)行圖像分割，提取出二維圖像序列中每一個(gè)二維圖像中的目標(biāo)區(qū)域，即刪除背景區(qū)域，僅保留目標(biāo)區(qū)域。
[0049]目標(biāo)區(qū)域的特征一般包括拐點(diǎn)特征、邊緣輪廓特征等。因此，步驟S221中，特征點(diǎn)可以包括目標(biāo)區(qū)域的邊緣和拐點(diǎn)。
[0050]對進(jìn)行圖像分割后的二維圖像序列中的每一個(gè)二維圖像進(jìn)行邊緣檢測處理可以得到每一個(gè)圖像中目標(biāo)區(qū)域的邊緣。繼續(xù)查找邊緣中曲率最大的點(diǎn)標(biāo)記為目標(biāo)區(qū)域的拐點(diǎn)。
[0051 ]具體的，目標(biāo)區(qū)域的邊緣提取方法可以為:通過邊緣檢測算法對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行檢測，得到目標(biāo)區(qū)域的邊緣。常用的邊緣檢測算子有:Roberts算子、Laplace算子、Prewitt算子、Sobel算子等。
[0052]需要說明的是，在執(zhí)行步驟S221之前，當(dāng)二維圖像序列中的二維圖像為非灰度圖時(shí)，需要先將所述二維圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。當(dāng)然，轉(zhuǎn)化為灰度圖像后，也可以對圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除圖像中的噪點(diǎn)，以便于后續(xù)的圖像處理操作。
[0053]步驟S222:對特征點(diǎn)進(jìn)行特征匹配得到匹配點(diǎn)；
[0054]由于上述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)所包括的成像裝置對待測樣品200的拍攝角度不同，待測樣品200上的點(diǎn)在任意兩個(gè)成像裝置中的投影位置不同。因此，需要通過特征匹配算法獲得不同二維圖像的特征點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。
[0055]在獲得每一個(gè)二維圖像的特征點(diǎn)后，可以利用特征匹配算法對不同二維圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。一般而言，特征匹配需要遵循一定的約束條件，這些約束條件可以提高匹配的準(zhǔn)確率，減少計(jì)算時(shí)間，提高運(yùn)算效率。本實(shí)施例中，特征匹配操作過程采用的約束條件可以為唯一性約束、視差連續(xù)性約束、順序一致性約束等。通常，立體視覺匹配的方法有:基于圖像灰度匹配、圖像特征匹配或者多種方法相結(jié)合的方法。
[0056]步驟S223:獲取匹配點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)，根據(jù)所述坐標(biāo)還原當(dāng)前時(shí)刻待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0057]數(shù)據(jù)處理裝置120中預(yù)先儲(chǔ)存有三維系統(tǒng)中每一個(gè)成像裝置的投影變換模型，根據(jù)所述投影變換矩陣可以將二維圖像中任意點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為待測樣品200所在的世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。因此，根據(jù)所獲取到的匹配點(diǎn)的像素坐標(biāo)以及對應(yīng)的成像裝置的投影變換模型即可以得到匹配點(diǎn)在待測樣品200所在的世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。此后，根據(jù)所有匹配點(diǎn)在待測樣品200所在的世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)可以還原當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。根據(jù)待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)就更準(zhǔn)確的得到待測樣品200的形貌與尺寸特征。
[0058]優(yōu)選的，上述三維成像裝置系統(tǒng)包括三個(gè)成像裝置，當(dāng)前時(shí)刻三個(gè)成像裝置所拍攝的待測樣品200的二維圖像分別為第一圖像、第二圖像和第三圖像。
[0059]具體的，三個(gè)成像裝置經(jīng)過標(biāo)定后的投影變換模型分別為第一投影變換模型、第二投影變換模型及第三投影變換模型。第一圖像中的特征AA1、第二圖像中的特征點(diǎn)仏及第三圖像中的特征點(diǎn)C1為匹配點(diǎn)，SPAhB1 X1均對應(yīng)于待測樣品200表面的同一點(diǎn)P J1的像素坐標(biāo)為(^^七的像素坐標(biāo)為^^山&的像素坐標(biāo)為^^山根據(jù)上述第一投影變換模型、第二投影變換模型、第三投影變換模型以及A^B1 X1的像素坐標(biāo)可以獲得A^B1 X1所對應(yīng)的待測樣品200表面的點(diǎn)P的三維空間坐標(biāo)，因此，根據(jù)上述方法得到所有的匹配點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)后，綜合這些三維空間坐標(biāo)就可以還原待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0060]例如，待測樣品200為濃度為100g/100ml的硝酸納初始溫度為40°C，降溫速率為I°C/min，最終溫度為22°C，冷卻結(jié)晶過程中析出的硝酸納晶體顆粒。當(dāng)成像裝置的數(shù)量為三個(gè)時(shí)，第一成像裝置111拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像如圖4所示，第二成像裝置112拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像如圖5所示，第三成像裝置113拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像如圖6所示。由圖4至圖6可以清楚地看出硝酸鈉的晶體為菱形。
[0061]根據(jù)上述步驟S221至步驟S223，對圖4至圖6示出的當(dāng)前時(shí)刻所拍攝的硝酸納晶體顆粒的二維圖像進(jìn)行三維重建后，得到硝酸納晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)如圖7所示。根據(jù)硝酸納晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步得到當(dāng)前時(shí)刻硝酸納晶體顆粒的形貌、尺寸特征。此外，通過檢測并對比不同時(shí)刻硝酸納晶體顆粒的三維結(jié)構(gòu)，還可以得到硝酸納晶體的生長速率等特征。
[0062]綜上所述，本實(shí)施例針對于第一實(shí)施例提供的晶體顆粒三維成像系統(tǒng)提供了一種圖像處理方法，對當(dāng)前時(shí)刻晶體顆粒三維成像系統(tǒng)中的成像裝置所拍攝的二維圖像進(jìn)行三維重建，得到待測樣品200的三維結(jié)構(gòu)。
[0063]在本申請所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，流程圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，流程圖中的每個(gè)方框可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來實(shí)現(xiàn)。
[0064]另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。
[0065]所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(R0M，Read-0nly Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0066]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶體顆粒三維成像系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)處理裝置、至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品的平臺(tái)，所述至少三個(gè)成像裝置均與所述數(shù)據(jù)處理裝置耦合，所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置，所述第一成像裝置的安裝位置與所述第二成像裝置的安裝位置之間的連線為第一直線，所述第一成像裝置的安裝位置到所述平臺(tái)的垂線為第二直線，所述第三成像裝置的安裝位置在所述第一直線和所述第二直線確定的第一平面外， 所述至少三個(gè)成像裝置用于分別采集當(dāng)前時(shí)刻待測樣品的二維圖像，將所述二維圖像發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理裝置； 所述數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少三個(gè)成像裝置的安裝位置均位于第二平面內(nèi)且在所述第二平面內(nèi)成旋轉(zhuǎn)對稱分布，所述第二平面的經(jīng)過所述至少三個(gè)成像裝置的旋轉(zhuǎn)對稱中心的垂線為中心軸線，所述中心軸線經(jīng)過所述待測樣品。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述成像裝置的安裝位置與所述旋轉(zhuǎn)對稱中心之間的距離一致，每一個(gè)所述成像裝置的光軸與所述中心軸線所成的夾角一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述顯示裝置耦合， 所述數(shù)據(jù)處理裝置還用于將所獲取到的二維圖像發(fā)送到所述顯示裝置； 所述顯示裝置用于顯示所述二維圖像及所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括光源模塊、光源模塊控制器及同步控制器，所述光源模塊與所述光源模塊控制器耦合，所述光源模塊控制器與所述數(shù)據(jù)處理裝置耦合，所述光源模塊控制器與所述數(shù)據(jù)處理裝置均與所述同步控制器耦合； 所述同步控制器用于對所述至少三個(gè)成像裝置施加第一脈沖激發(fā)信號(hào)，對所述光源模塊控制器施加第二脈沖激發(fā)信號(hào)，其中，所述第一脈沖激發(fā)信號(hào)用于控制所述至少三個(gè)成像裝置的快門，所述第二脈沖激發(fā)信號(hào)用于控制所述光源模塊的開關(guān)，所述第二脈沖激發(fā)信號(hào)與所述第一脈沖激發(fā)信號(hào)同步，所述第一脈沖激發(fā)信號(hào)的周期長度與所述成像裝置采集每張圖像所需的第一時(shí)間相等，所述第一脈沖激發(fā)信號(hào)的每個(gè)周期與所述快門的開啟延遲時(shí)間、開啟時(shí)間和重新開啟所需時(shí)間之和相符。6.—種圖像處理方法，其特征在于，應(yīng)用于晶體顆粒三維成像系統(tǒng)，所述晶體顆粒三維成像系統(tǒng)包括至少三個(gè)成像裝置和用于放置待測樣品的平臺(tái)，所述至少三個(gè)成像裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置和第三成像裝置，所述第一成像裝置的安裝位置與所述第二成像裝置的安裝位置之間的連線為第一直線，所述第一成像裝置的安裝位置到所述平臺(tái)的垂線為第二直線，所述第三成像裝置的安裝位置在所述第一直線和所述第二直線確定的第一平面外，所述方法包括: 獲取所述至少三個(gè)成像裝置發(fā)送的當(dāng)前時(shí)刻待測樣品的二維圖像； 根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述二維圖像包括背景區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域，所述根據(jù)所獲取到的二維圖像對所述待測樣品進(jìn)行三維重建，獲得當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)的步驟，包括: 提取每一個(gè)所述二維圖像中所述目標(biāo)區(qū)域的特征點(diǎn)； 對所述特征點(diǎn)進(jìn)行特征匹配得到匹配點(diǎn)； 獲取所述匹配點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)，根據(jù)所述坐標(biāo)還原當(dāng)前時(shí)刻所述待測樣品的三維結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述提取每一個(gè)所述二維圖像中所述目標(biāo)區(qū)域的特征點(diǎn)的步驟之前，還包括: 當(dāng)所述二維圖像為非灰度圖時(shí)，將所述二維圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)包括所述目標(biāo)區(qū)域的邊緣和拐點(diǎn)。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述待測樣品為晶體顆粒。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK105869179SQ201610392760
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】曹建國, 王學(xué)重, 劉玉嬌
【申請人】青島晶維科創(chuàng)醫(yī)藥工程有限公司