多次折射及遮挡与显微投影非线性模型耦合机理研究

基于体视显微镜的显微立体视觉系统通过视觉反馈实现二维或三维的高精度自动定位、导航，挖掘微观领域的三维信息用于三维空间尺度的测量，在视觉引导、微操作、微装配及生物工程等领域有着广阔的应用前景。针对其中存在的模型精度不高、折射和遮挡等难题，以光学理论和图像处理技术为基础，以双光路显微投影立体视觉系统为实验手段，研究立体成像系统两个子光路的非线性相关性，构建环境自适应显微投影立体视觉非线性模型，探明多次折射、遮挡与体视显微镜非线性模型的耦合机理，建立多次折射变折射率校正算法和显微立体遮挡重构算法，快速获取显微操作视场的三维数据，实现基于立体视觉的精确定位和微结构的三维测量，解决芯片封装、微装配、微操作中的定位与测量难题。

基于体视显微镜的显微立体视觉系统通过视觉反馈实现二维或三维的高精度自动定位、导航，挖掘微观领域的三维信息用于三维空间尺度的测量，在视觉引导、微操作、微装配及生物工程等领域有着广阔的应用前景。针对其中存在的模型精度不高、折射和遮挡等难题，以光学理论和图像处理技术为基础，以双光路显微投影立体视觉系统为实验手段，研究了立体成像系统两个子光路的非线性相关性，构建了环境自适应显微投影立体视觉非线性模型，探明了多次折射、遮挡与体视显微镜非线性模型的耦合机理，建立了多次折射变折射率校正算法和显微立体遮挡重构算法。在理论研究的基础上，开发了SLM显微投影立体视觉三维测量软件。在物镜倍率0.7～9.0倍下，测量范围横向为31.43～3.49mm，深度方向为2.66～0.068mm。放大倍率为9.0倍时，扩展不确定度横向为3.4μm，深度方向为5.2μm。实现了大视场同步观察、动态显示、非接触无损快速三维测量、微流控芯片实时检测，弥补了扫描电镜、原子力显微镜、轮廓仪等测量设备视场范围小、测量速度慢、有损、高成本等不足，解决了芯片封装、微装配、微操作中的定位与测量难题，为SLM显微立体视觉技术的广泛应用奠定了基础。