一种标定器、标定方法、扫描成像装置及电子设备与流程

本技术涉及扫描成像，尤其涉及一种标定器、标定方法、扫描成像装置及电子设备。

背景技术：

1、在扫描成像领域中，出于不同的成像目的，常常会需要多个扫描束源对单个或多个目标进行扫描，以得到对应的多个扫描图像。而后，对多个扫描图像进行显示成像。但因多个扫描束源之间都是独立扫描成像，故受限于多个扫描束源之间的位置、角度等客观因素，多个扫描图像之间的位置关系和/或比例关系之间存在偏差。这种偏差会影响在对扫描目标进行显示成像时，多个扫描图像进行拼接得到的完整的扫描图像的之间的扫描成像精度。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种标定器、标定方法、扫描成像装置及电子设备，提高了多个扫描图像进行扫描成像的扫描成像精度。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种标定器，该标定器包括定位图样；定位图样包括多个定位块和多个编码块；同一行的定位块之间间隔一定距离设置，且同一列的定位块之间间隔一定距离设置；每列相邻两个定位块之间设置有一个编码块；每行相邻两个定位块之间设置有一个编码块；编码块用于指示定位块在定位图样上的位置。

4、在本技术实施例中，编码块可用于指示相邻的定位块在定位图样上的位置。当有多个扫描束源对定位图样进行扫描得到多个定位图样图像时，在每个定位图样图像上都成像有至少一个完整的定位块和编码块，以保证扫描成像的放大倍率可通过该定位图样图像上的编码块对定位图样图像上的定位块在定位图样上的位置进行确定。

5、在一种可能的实施方式中，编码块上设置有编码点；编码块中的第一编码块上的编码点的数量，用于指示相邻的定位块所在的列数，第一编码块指一列定位块之间的编码块；编码块中的第二编码块上的编码点的数量，用于指示相邻的定位块所在的行数，第二编码块指一行定位块之间的编码块。

6、在本技术实施例中，通过编码块上的编码点的数量，可以指示不同的数值。

7、示例性地，第一编码块上的编码点的数量和位置，用于指示相邻的定位块所在的列数；第二编码块上的编码点的数量和位置，用于指示相邻的定位块所在的行数。

8、在本技术实施例中，可以通过编码点的数量结合位置的方式来指示不同的数。即，对编码块上的各个位置点设置为不同的取值权重，某一编码点所在的位置点不同，则该编码点对应的数值也不同。通过编码点的数量和位置结合的方式，可以在有限的编码点数量内指示更大范围的取值。

9、示例性地，在编码块上可以有m行和n列的阵列，该阵列代表一个(m×n)比特位的编码数，当在该阵列的对应位置设置有编码点，则代表该编码数上的对应比特位的取值为1；反之，若在该阵列的对应位置没有设置有编码点，则代表该编码数上的对应比特位的取值为0。通过编码块上的编码数来指示相邻的定位块的行地址和/或列地址。当通过多个扫描束源进行扫描得到多个扫描图像时，多个扫描图像之间的坐标关系对应是不确定的，或者，是不精准的。故可以采用扫描束源对定位图样进行扫描，得到定位样式图像。每个定位样式图像中都包括对应的定位块和编码块。通过编码块可确定图中的定位块在定位样式中的坐标(即行和列)。从而可通过每个定位样式图像中的定位块，确定该定位样式图像的图像中点在定位样式中的坐标。根据所有定位样式的图像中点在定位样式中的坐标，可以得到多个扫描束源所扫描得到的多个扫描图像的图像中点之间的坐标关系。进而，在后续对目标进行扫描时，都可以基于得到的多个扫描图像的图像中点之间的坐标关系，对多个扫描图像进行拼接，从而提高拼接的精度。在本技术实施例中，可以通过第一编码块上的编码点的数量和位置来指示相邻的定位块的行地址。通过第二编码块上的编码点的数量和位置来指示相邻的定位块的列地址。

10、在一种可能的实施方式中，标定器还包括格栅图样；格栅图样包括格栅图。

11、在本技术实施例中，因扫描束源自身的束源参数原因、机台的形状精度原因、扫描成像的尺寸比例等等因素，导致扫描束源扫描得到的扫描图像存在一定的图像固有形变。可通过格栅图对该图像固有形变进行矫正。

12、在一种可能的实施方式中，标定器还包括第一线条图样；第一线条图样包括多条平行的第一线条。

13、示例性地，第一线条可以为横线、竖线或者斜线。

14、在本技术实施例中，可以通过第一线条进行一定线条的标定或矫正，或者通过第一线条进行一定角度的标定或者矫正。

15、在一种可能的实施方式中，标定器还包括第二线条图样；第二线条图样包括多条平行的第二线条；第一线条与第二线条呈一定夹角。

16、示例性地，该一定夹角可以为锐角、直角或钝角。

17、在本技术实施例中，可以通过第二线条进行一定线条的标定或矫正，或者通过第二线条进行一定角度的标定或者矫正。或者，通过第一线条和第二线条进行一定线条的标定或矫正，或者通过第一线条和第二线条进行一定角度的标定或者矫正。

18、第二方面，本技术实施例还提供了一种标定方法，用于对扫描成像装置进行标定；扫描成像装置包括多个扫描束源和标定器；标定器上包括定位图样；定位图样包括定位块和编码块；同一行的定位块之间间隔一定距离设置，且同一列的定位块之间间隔一定距离设置；一个编码块设置在两个定位块之间；编码块用于指示定位块所在的位置。该方法包括：多个扫描束源分别对定位图样进行扫描，得到多个定位图样图像；每个定位图样图像上包括至少一个完整的定位块和至少一个完整的编码块；根据编码块确定每个定位图样图像中的定位块的坐标并得到第一集合；第一集合中包括每个定位图样图像的图像中点在定位图样坐标系上的坐标；根据第一集合构建多束源图像坐标阵列；多束源图像坐标阵列用于指示多个定位图样图像之间的坐标关系。

19、在本技术实施例中，当通过多个扫描束源进行扫描得到多个扫描图像时，多个扫描图像之间的坐标关系对应是不确定的，或者，是不精准的。故可以采用扫描束源对定位图样进行扫描，得到定位样式图像。每个定位样式图像中都包括对应的定位块和编码块。通过编码块可确定图中的定位块在定位样式中的坐标(即行和列)。从而可通过每个定位样式图像中的定位块，确定该定位样式图像的图像中点在定位样式中的坐标。根据所有定位样式的图像中点在定位样式中的坐标，可以得到多个扫描束源所扫描得到的多个扫描图像的图像中点之间的坐标关系。进而，在后续的扫描工作中，通过多个扫描束源对目标进行扫描，得到多个扫描图像，然后可以基于得到的多个扫描图像的图像中点之间的坐标关系，对多个扫描图像进行拼接，从而提高拼接的精度。

20、在一种可能的实施方式中，上述根据编码块确定每个定位图样图像中的定位块的坐标并得到第一集合，包括：根据编码块确定每个第一定位块在定位图样上的第一坐标；第一定位块为对应的定位图样图像中的任一定位块；根据第一坐标、第一距离和定位图样图像的像素尺寸，得到第一集合；第一距离为定位图样图像中第一定位块的中心点与图像中心之间的距离。

21、在一些可能的实施方式中，第一定位块为距离对应的图像中心最近的定位块。

22、在一些可能的实施方式中，第一距离为(xr0,yr0)。其中：xr0＝x0-x1，代表在定位图样图像上，第一定位块的中心点和图像中心之间在x轴上的相对距离；yr0＝y0-y1，代表在定位图样图像上，第一定位块的中心点和图像中心之间在y轴上的相对距离。第一集合中包括每个定位图样图像的图像中点在定位图样的定位图样坐标系上的坐标(x0,y0)。对于每个定位图样图像的对应的图样坐标(x0,y0)，计算公式如下：

23、x0＝xc+xr0·p；

24、y0＝yc+yr0·p；

25、其中，p为定位图样图像的像素尺寸(pixelsize)，根据像素尺寸，可以完成定位图样图像的坐标尺寸与定位图样的坐标尺寸的转换。故而可以将在定位图样图像的坐标系上，第一定位块的中心点和图像中心之间在x轴和y轴上的相对距离，转换为，在定位图样的坐标系上，第一定位块的中心点和图像中心之间在x轴和y轴上的相对距离。最后，再基于第一定位块的中心点在定位图样的坐标系上的图样坐标(xc,yc)，得到每个定位图样图像的对应的图像中心的图样坐标(x0,y0)。将所有定位图样图像对应的图样坐标(x0,y0)进行整合，即可得到第一集合。

26、在本技术实施例中，第一距离为第一定位块和定位图样图像的图像中心在定位图样图像上的距离。第一距离和定位图样图像的像素尺寸相乘可以得到第一定位块和图像中心处展示的位置在实际空间中的理论距离。第一坐标为第一定位块在实际空间中的定位图样坐标系的位置。根据前述理论距离和第一坐标，即可得到定位图样图像的图像中心处展示的位置，在定位图样坐标系上的坐标位置。对每个定位图样图像的图像中心都分别计算得到在定位图样坐标系上的坐标位置，即可得到第一集合。

27、在一种可能的实施方式中，该方法还包括：对多束源图像坐标阵列中的图像中心进行直线拟合，得到阵列拟合线；根据阵列拟合线和定位图样坐标系的坐标轴得到第一夹角；第一夹角为多束源图像坐标阵列和定位图样坐标系之间的夹角。

28、在本技术实施例中，通过对多束源图像坐标阵列图像中心进行直线拟合，即可得到关于多束源图像坐标阵列的坐标系的坐标轴线，或者，得到与多束源图像坐标阵列中的坐标轴呈一定角度关系的直线。然后基于坐标轴线和/或呈一定角度关系的直线，可以计算得到多束源图像坐标阵列和定位图样坐标系之间的夹角。

29、在一种可能的实施方式中，该扫描成像装置还包括机台；标定器设置在机台上。该方法还包括：将机台进行移动，得到机台在定位图样坐标系上的机台移动向量；根据机台移动向量得到第二夹角；第二夹角为机台坐标系和定位图样坐标系之间的夹角；根据第一夹角和第二夹角得到第三夹角；第三夹角为机台的机台坐标系和多束源图像坐标阵列之间的夹角。

30、在本技术实施例中，将机台进行移动，而后可以计算得到机台移动后的移动向量，该移动向量代表了机台的x轴移动方向，或者，代表了机台的y轴移动方向，或者，代表了机台与机台坐标系的坐标轴呈一定角度关系的移动方向。根据机台的移动向量的方向和定位图样坐标系之间的空间关系，可以得到第二夹角。而后基于第一夹角，可以进行角度转换，得到第三夹角，以完成机台的机台坐标系和多束源图像坐标阵列之间的夹角的标定。

31、在一种可能的实施方式中，上述将机台进行移动，得到机台在定位图样坐标系上的机台移动向量，包括：将机台进行移动；多个扫描束源分别对移动后的定位图样进行扫描，得到多个移动后的定位图样图像；根据每个移动后的定位图样图像中的定位块的坐标得到第二集合；第二集合中包括每个移动后的定位图样图像的图像中点在定位图样坐标系上的坐标；根据第一集合和第二集合得到机台移动向量。

32、在本技术实施例中，在机台移动后，可以再次通过多个扫描束源对机台上的定位图样进行扫描，得到多个移动后的定位图样图像。基于多个移动后的定位图样图像得到第二集合。第二集合中包括多个移动后的定位图样图像的图像中点在定位图样的定位图样坐标系上的坐标。基于第一集合和第二集合，即可得到机台的机台移动向量。

33、在一种可能的实施方式中，标定器还包括格栅图样；格栅图样包括格栅图。该方法还包括：多个扫描束源分别对格栅图样进行扫描，得到多个格栅图样图像；从多个格栅图样图像获取标定点集合；标定点集合中包括多个标定点；每个标定点用于指示格栅图样图像上的对应格栅的中心点；获取真值点集合；真值点集合中包括与多个标定点对应的多个真值点；真值点为格栅图的格栅的理论中心点；将标定点集合和真值点集合进行形变拟合，得到扫描形变；根据扫描形变，对定位图样图像和/或扫描图像进行形变矫正。

34、在本技术实施例中，标定点为实际扫描得到的格栅图样图像中每个格栅的中心点。当格栅图样图像上存在形变时，标定点的位置也会存在形变偏移。而真值点为依据格栅图样上的格栅的比例和/或大小，得到的理论上线条比值的格栅所对应的每个格栅的中心点。将标定点和真值点进行拟合，即可得到标定点的形变偏移，即扫描形变参数。并可基于该扫描形变参数对多个扫描束源所扫描得到的扫描图像进行形变矫正。

35、在一种可能的实施方式中，上述将标定点集合和真值点集合进行拟合，得到扫描形变参数，包括：基于5阶多项式将标定点集合和真值点集合进行形变拟合，得到扫描形变参数。

36、示例性地，基于5阶多项式将标定点集合和真值点集合进行形变拟合，得到扫描形变参数。具体拟合计算方式如下：

37、构建形变场拟合公式：

38、x＝h(x,y；a)＝[x3，x2y，xy2，y3，x2，xy，y2，x，y，1]a；

39、y＝f(x,y；b)＝[x3，x2y，xy2，y3，x2，xy，y2，x，y，1]b；

40、其中，h(·)是x轴方向的形变映射函数；f(·)是y轴方向上的形变映射函数。a和b是映射函数参数，且a＝[a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10]t，b＝[b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10]t。标定点坐标集合ψ＝{(xi,yi)|i＝1,…,n}，n为标定点个数；x和y分别为某一个标定点的x轴坐标和y轴坐标。

41、而后，需要计算获取得到参数a和参数b。具体计算方式为，利用标定点集合和真值点通过求解下式优化目标函数进行拟合：

42、mina‖ha-x‖2；

43、minb‖hb-y‖2；

44、式中，‖·‖为范数求解函数。min为求最小值函数。真值点集合n为标定点和真值点的个数，两者个数相等；x＝[x1,…,xn]t，y＝[y1,…,yn]t。h的表达式如下：

45、

46、基于上述公式，可以求解得到参数a和参数b，具体如下：

47、a＝(hth)-1htx；

48、b＝(hth)-1hty。

49、上述即参数a和参数b代表了扫描形变参数。在后续的扫描工作中，可将该扫描形变参数用于对得到的多个扫描图像进行形变矫正。为了便于读者理解和区分，需要说明的是，上述公式的参数中，黑体加粗的参数代表该参数为向量矩阵。

50、在本技术实施例中，通过5阶多项式对标定点集合和真值点集合进行拟合，从而求解得到扫描形变的相关参数。

51、第三方面，本技术实施例还提供了一种扫描成像装置，该扫描成像装置包括显示器、机台、多个扫描束源、图像处理单元和如上述第一方面所记载的标定器；标定器设置在机台上；每个扫描束源用于对机台上的目标或者标定器进行扫描，以得到多个扫描图像；图像处理单元用于对多个扫描图像进行标定；显示器用于显示标定后的多个扫描图像。

52、第四方面，本技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述第三方面所记载的扫描成像装置。

53、第五方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当指令在上述第四方面所记载的电子设备上运行时，使得电子设备执行如上述第二方面所记载的方法。

54、关于第三方面、第四方面和第五方面的技术效果，可参考上述第一方面和第二方面的相关描述，在此不再赘述。