CN106352810A - 智能手机轮廓测定及透视成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用智能手机实现金属表面轮廓测定及可对高透过率材料进行透视成像的接口系统。轮廓测定及透视成像系统，基于智能手机的光源、视觉传感器和处理器，可用于两种主要用途：对金属及其他低透过率、高反射率材料的表面轮廓测定；或对高透过率、低反射率材料进行透射成像。通过导入智能手机闪光灯的白光输出，利用低相干干涉仪原理，通过相干门实现对纵向测量距离的精确测定；利用只能相机成像系统对所得干涉调制图像进行记录，再利用智能手机内部存储单元和计算处理器CPU进行图像解析和计算得到表面轮廓侧或透视断层图。本发明具有操作灵活、结构简单、速度快、可便携、无能耗、可靠性强等特点，可广泛应用于工业测量，医学诊断，商业防伪，生物学成像及刑侦科学分析等领域。

Description

智能手机轮廓测定及透视成像系统

技术领域

本发明涉及智能手机扩展设备领域和光学干涉仪测量领域。

实施本发明公开的智能手机轮廓测定及透视成像系统，为用户提供扩展智能手机成像功能，对物体表面或内部进行断层成像的功能。

背景技术

近年来，随着移动智能设备技术特别是智能手机的发展，以及人们对手机成像功能需求的增加，智能手机外接扩展成像设备成为新的技术热点。简单的光学机械单元，诸如蓝牙自拍杆、广角镜头、微距摄影镜头、平移摄影台等；较复杂的成像接口，如3D成像和显示系统、频谱测量接口、人眼眼底成像接口、医学皮肤图像录入系统等层出不穷。 但目前市场上尚无具备透视能力或表面轮廓测量能力的智能手机接口，其主要原因是普通光学系统无法得到较短的纵向分辨率，无法分辨来自不同纵向位置的光学信息。

因此，有必要提供一种新的集成度高、结构和操作简单、体积小巧、安全可靠、接入成本低且能有效利用智能手机资源的表面轮廓测量及透视成像系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种利用智能手机的光源、传感器和机算处理器得到表面轮廓和内部透视断层成像的系统，通过以下技术方案来具体实现的。

表面轮廓测定和透视断层成像系统，其包括：闪光灯导入光路，迈克尔逊干涉仪，参考臂调制被测对象连接和手机图像传感器适配单元。

所述的表面轮廓测定和透视断层的成像系统，将智能手机的闪光灯光源与其图像传感器和被测对象进行闭路相连。

所述的表面轮廓测定和透视断层的成像系统，其用于对金属材料表面轮廓测定，纵向精确度高于1微米，测量范围大于1厘米，灵敏度高于80 dB，测量频率由手机最高拍照速度决定。

所述的闪光灯导入光路，通过反射镜与迈克尔逊干涉仪呈90度固定于系统底座。

所述的麦克尔逊干涉仪，为成像系统提供全景测量结构，参考臂可通过平行移动台选择测量范围。

所述的手机图像传感器适配单元，通过系统内置光圈控制过光量，目镜位置可调，与智能手机相机镜头公焦点配合。

本发明可以带来的有益效果为：拓展使用者的智能手机的成像功能，在原有普通照相和摄影功能外，提供表面轮廓测定和内部透视断层成像功能。

附图说明

通过以下对本发明的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其实用发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图。

图1 所示为表面轮廓测定和透视断层成像系统的结构示意图。

具体实施方式

图1 所示为表面轮廓测定和透视断层成像系统的结构：该图中1是手机内置闪光灯，2是成像系统准直透镜，3是反光镜，4是聚焦透镜，5是分光镜，6是物镜，7示意被系统照亮的被测物体8的表面，9是系统参考臂透镜，10是参考臂反射镜，11是平行移动台及联动调制按钮，12是目镜，13为可调光圈，14是智能手机自身的包括成像透镜的图像传感器单元，15是手机适配器，16示意智能手机机身。

图1所示为表面轮廓测定和透视断层成像系统的工作流程图；用户将系统和手机通过手机适配器15相连，使用手机进入视频记录模式，设置闪光灯强制，一手按动快门，另一手按动调制按钮11。闪光灯输出光通过透镜2准直，被反射镜3反射进入迈克尔逊干涉仪部分。光线被透镜4聚焦，透镜4与物镜6公焦点，光线被分光镜5反射，反射光通过物镜6平行照亮被测物体8表面位置7。位置7所在平面和物镜6前焦平面重合，位置7内任意一点反射或散射光（图1中示意为虚线）被物镜6收集，再次通过分光镜5及与物镜6公焦的目镜12，进入智能手机16的图像传感器单元14。

分光镜5的透射光进入干涉仪的参考光路，被透镜9准直后被反射镜10反射，平行移动台及联动调制按钮11通过纵向移动提供干涉信号的调制。干涉信号以干涉条纹形式被智能手机传感器14记录为图像序列。每2-3副图像可作为一个周期被相移干涉算法解调，又智能手机APP客户端呈现解调图像。

当应用本发明所述的面轮廓测定和透视断层成像系统对金属等高反射率材料进行成像时，检测信号为反射光，输出图像序列为被测物体表面不同纵向位置的登高平面测绘，在智能手机APP客户端进行3D合成，最终得到被测物表面3D轮廓测定。此种模式适用于金属部件的表面轮廓3D测定。

当应用本发明所述的面轮廓测定和透视断层成像系统对透明、半透明材料、高散射材料或多层材料等低反射率材料进行成像时，检测信号为内部反射光或者材料内部散射光，输出图像序列为被测物体表面不同纵向位置的C型断层图像，在智能手机APP客户端进行3D合成，最终得到被测物表面内部3D断层图像或进一步2D重新采样得到用户选定方向的断层图像。此种模式应用广泛，可用于医学成像，生物组织探测、刑侦样本分析、工业厚度测量、食品加工制量检测等各种应用。

综上所诉，以上仅为本发明的较佳实例而已，并非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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于：其包括用于表面轮廓测定和透视成像的接口光学系统和机械系统，包括手机适配器和被测对象适配接口。

2.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的用于高反射率材料表面轮廓测定，用智能手机内置光源照亮被测物体表面，通过短相干干涉仪原理获得表面轮廓测量。

3.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的用白光干涉仪，得到高纵向分辨率和高灵敏度。

4.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的可穿透低反射率高散射率材料的断层截面图像信息。

5.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的利用智能手机的图像传感器获得图像，不需要额外的传感装置。

6.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的利用机械平移台定位被测纵向位置，机械微位移装置获得干涉信号的调制，利用相位平移干涉的算法对干涉信号进行解调。

7.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的利用智能手机自身的存储器和中央处理机算解调信息得到表面轮廓图或透视图。

8.根据权利要求1所述的智能手机轮廓测定及透视成像系统，其特征在于所述的两种成像方式，完全由被测物体的光学特性决定。

9.设备本身的操作程序完全相同。