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专利名称：内窥镜深度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内窥镜系统，具体是一种内窥镜深度测量装置。特别适用于测 量出被测量物体的深度信息，从而生成三维图像。
背景技术：
传统的内窥镜系统，只能测量二维图像。 一些特殊设计的内窥镜系统，拥有两套成 像系统，从而实现双目成像，产生立体效果。但这种方法对摄像头体积要求比较大，而 且难以寻找特殊点，所以三维图像质量不高。另一种方法是产生一条阴影线，用于测量 物体远近。但这种方法由于难以产生很多细线，所以深度信息只能在几个特殊位置上， 且准确度不高。到目前为止，三维深度测量方法都存在以上所述的精度不高，无法完全 测量图像中每点的三维信息，体积大等缺点。发明内容本实用新型提供一种内窥镜深度测量装置，在通用的内窥镜系统的基础上，克服以 上所述内深度测量的限制，利用激光光源和衍射原理，通过扫描，实现图像中所有象素 的深度测量。从而精确地观测到被测物体的全部三维信息。本实用新型是以如下技术方案实现的 一种内窥镜深度测量装置，包括壳体，在壳 体中装置有激光投影系统和成像系统，还包括计算机系统；所述的激光投影系统有一置 于壳体外的激光光源，装置于壳体前端的衍射光栅，激光光源通过带有准直透镜的单模 光纤将光束投射到衍射光栅上形成激光图像；成像系统由装置在壳体前端的成像透镜 组、LED光源、CMOS图像传感器芯片和计算机系统组成，CMOS图像传感器芯片用 数据线与计算机系统连接，LED光源通过导线与计算机系统连接。3工作原理是用激光作为光源，照射在衍射光栅上，形成特定的图像。通过计算投 射图像的形变，从而计算出被测物体的深度。通过扫描不同的衍射光方向，使特定的图 像照射到整个图像的每个点，从而计算出每个点的深度信息，进一步得到一张具备全部 三维信息的立体图像。本实用新型的有益效果是，观测人员操作简便直观，系统自动实现特定的图像投影 扫描，系统自动釆集图像，得到包含所有三维信息的全貌图。


以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。 图1是本实用新型的结构示意图； 图2是本实用新型的系统原理图； 图3是系统处理流程示意图。图中，1、衍射光栅，2、旋转支撑轴，3、壳体，4、固定胶体，5、 LED光源导 线，6、单模光纤，7、激光光源，8、成像透镜组，9、 LED光源，10、 CMOS图像 传感器芯片，11、数据传出线，12、计算机系统。
具体实施方式
如图1所示，内窥镜深度测量装置包括壳体3，在壳体中装置有激光投影系统和成 像系统，还包括负责控制光源、采集图像、数据计算和图形显示的计算机系统12;所述 的激光投影系统有一置于壳体外的激光光源7，装置于壳体前端的衍射光栅l，衍射光 栅1用旋转支撑轴2装置与壳体上，激光光源7通过带有准直透镜6-1的单模光纤6与 衍射光栅1联结将光线照射在衍射光栅1上；成像系统由装置在壳体前端的成像透镜组 8、 LED光源9、 CMOS图像传感器芯片IO和计算机系统12组成，CMOS图像传感器 芯片10用数据线11与计算机系统12连接将采集的，LED光源9通过导线5与计算机 系统12连接。衍射光栅l和LED光源9部分用固定胶体4固定于壳体的前部。其工作原理如图2所示，激光光源7产生的单色光通过一段单模光纤传到内窥镜 的端部。光线通过光纤前端的准直透镜后，平行射入衍射片l。通过衍射片后，可形成 各种制定形状，如二维点阵， 一维的直线组或是二维的网格等。在已知图像传感器和存J 射光栅的距离,衍射光角度的情况下，可以根据公式Z=-一算出物体的远近。其中，z，为物体距探头的距离。d为感光元件与入射激光的距离。a 为图像与感光元件垂直方向的夹角。P为激光图形衍射的方向角。如图所示，不同深度 的物体，对投影图形的型变不一样。通过观察图像传感器中衍射图形的位置，可以计算 出来深度信息。如图3所示流程，首先用发光二极管LED照亮观察区,并拍摄普通的二维图像。然 后关闭发光二极管，打开激光光源，投射出标定图像。根据当时的投射角度，和图像4专 感器感应到投射位置，通过一个标定矩阵，标定出当前被投射到的每个象素对映的物体 表面深度。其中，这个标定矩阵是根据上述公式在标定过程中计算并存储的。通过改变投影图像的角度，可以使得投影图像扫描过全部二维图像中的象素，从而 标定每个点的深度。投影图像的扫描可以通过钢丝线在摇柄端控制，也可以用微机械震 镜电控制，或者用微型电磁继电器在前端控制方向。另外，在扫描精度不够的时候，软 件差值也可用于每个象素的深度标定。
权利要求1、一种内窥镜深度测量装置，其特征是包括壳体(3)，在壳体中装置有激光投影系统和成像系统，还包括计算机系统(12)；所述的激光投影系统有一置于壳体外的激光光源(7)，装置于壳体前端的衍射光栅(1)，激光光源(7)通过带有准直透镜的单模光纤(6)将光束投射到衍射光栅(1)上；成像系统由装置在壳体前端的成像透镜组(8)、LED光源(9)、CMOS图像传感器芯片(10)和计算机系统(12)组成，CMOS图像传感器芯片(10)用数据线(11)与计算机系统(12)连接，LED光源(9)通过导线(5)与计算机系统(12)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种内窥镜深度测量装置，属内窥镜。包括壳体，在壳体中装置有激光投影系统和成像系统，还包括计算机系统；所述的激光投影系统有一激光光源，衍射光栅，激光光源通过单模光纤与衍射光栅联结将光线照射在衍射光栅上；成像系统由成像透镜组、LED光源、CMOS图像传感器芯片和计算机系统组成。激光光源照射在衍射光栅上，形成特定的图像；通过计算投射图像的形变计算出被测物体的深度。通过扫描不同的衍射光方向，使特定的图像照射到整个图像的每个点，计算出每个点的深度信息，得到具备全部三维信息的立体图像。优点是操作简便直观，自动实现图像投影扫描，自动采集图像得到包含所有三维信息的全貌图。
文档编号G01B11/22GK201429412SQ20092004283
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者琛 吴, 霍轶杰 申请人:徐州泰诺仕视觉科技有限公司