專利名稱：紅外顯微系統(tǒng)及其實現(xiàn)圖像融合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外顯微系統(tǒng)及其實現(xiàn)圖像融合的方法。
背景技術(shù)：
紅外成像在半導(dǎo)體功率器件的設(shè)計、集成電路的可靠性檢測、激光二極管的實效分析、MEMS器件的熱分布分析、材料熱性能的分析以及生物標(biāo)本溫度分析等微觀領(lǐng)域具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，因此紅外顯微鏡系統(tǒng)應(yīng)運而生。但是由于紅外熱像儀通常只對單一波長或某個特定波段敏感，比如7-14 μ m波段、3-5 μ m波段等，導(dǎo)致其對場景的亮度變化不敏感，成像清晰度低，對圖像的細節(jié)捕捉遠沒有可見光豐富。而可見光成像顯微鏡敏感于目標(biāo)物體的反射，與熱對比度無關(guān)，能夠獲取高清晰度的圖像，并能夠提供目標(biāo)物體的細節(jié)信息，但無法提供目標(biāo)物體的熱譜信息，因此，在諸多需要熱譜分析的檢測應(yīng)用中受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種紅外顯微系統(tǒng)及其實現(xiàn)圖像融合的方法，可同時滿足微器件及微結(jié)構(gòu)的清晰成像及細節(jié)分析需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)紅外熱分布的成像。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種紅外顯微系統(tǒng)，包括支架、載物臺、目標(biāo)物體、可見顯微相機和紅外顯微相機，所述目標(biāo)物體置于所述載物臺上；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別置于所述支架上并位于所述載物臺上方，所述可見顯微相機和紅外顯微相機的光軸相互平行且垂直于所述載物臺上側(cè)面，所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平面內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體。作為本發(fā)明的進一步改進，所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體的結(jié)構(gòu)為:在所述載物臺正上方設(shè)置Z向?qū)U，另設(shè)有橫向支架，所述橫向支架通過螺紋嚙合于所述Z向?qū)U上，且所述橫向支架可沿Z向?qū)U上下移動并定位；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別滑動定位于所述橫向支架上，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別相對所述橫向支架左右移動并定位。本發(fā)明還提供一種利用上述的紅外顯微系統(tǒng)實現(xiàn)圖像融合的方法，其特征在于包括以下步驟:①首先將所述紅外顯微相機對準(zhǔn)目標(biāo)物體，并調(diào)節(jié)到合適的放大倍率，然后對目標(biāo)物體成像得到其紅外圖像并保存，然后從該紅外圖像中提取目標(biāo)區(qū)域；②移開所述紅外顯微相機并使所述可見顯微相機對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，然后將該可見顯微相機調(diào)節(jié)到與上述步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下，使所述可見顯微相機對所述目標(biāo)物體成像得到其可見 光圖像并保存；
③在上述步驟中保存的可見光圖像上且對應(yīng)所述紅外圖像中的目標(biāo)區(qū)域處選擇若干個特征點；④移開所述可見顯微相機使所述紅外顯微相機重新對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，在與步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下得到的目標(biāo)物體的實時觀測圖像上對應(yīng)上述可見光圖像上的若干個特征點處分別選取與之對應(yīng)的參考點；⑤先對所述可見光圖像進行旋轉(zhuǎn)，然后再對所述紅外圖像進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，再對旋轉(zhuǎn)后的紅外圖像進行拉伸變換，拉伸變換時以上述可見光圖像上的特征點為參考坐標(biāo)，將上述紅外圖像上的參考點的坐標(biāo)以該參考點的坐標(biāo)與與之對應(yīng)的特征點的坐標(biāo)的比值為比例分別做拉伸變換，得到變換后的紅外圖像，然后將該變換后的紅外圖像與所述可見光圖像重合，最后將該重合的變換后的紅外圖像與所述可見光圖像進行和所述紅外圖像相反方向的旋轉(zhuǎn)使之回復(fù)到所述紅外圖像的初始狀態(tài)，從而得到紅外圖像和可見光圖像的疊加融合圖像。本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)和方法能夠同時將目標(biāo)物體的可見光與紅外靜態(tài)或動態(tài)圖像信息提供給使用者，既滿足了微器件及微結(jié)構(gòu)的清晰成像及細節(jié)分析需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)紅外熱分布的成像，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)特征與性能特征的同時采集，有利于同時分析其性能及效能。


圖1為本發(fā)明所述紅外顯微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所述紅外圖像及其特征點選取結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例所述可見光圖像及其參考點選取結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為發(fā)明實施例所述無任何處理的紅外圖像和可見光圖像的疊加結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例所述紅外圖像和可見光圖像的疊加融合圖像結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，作以下說明:7——橫向支架 2——載物臺3——目標(biāo)物4——可見顯微相機5-紅外顯微相機6-Z向?qū)U
具體實施例方式一種紅外顯微系統(tǒng)，包括支架、載物臺2、目標(biāo)物體3、可見顯微相機4和紅外顯微相機5，所述目標(biāo)物體置于所述載物臺上；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別置于所述支架上并位于所述載物臺上方，所述可見顯微相機和紅外顯微相機的光軸相互平行且垂直于所述載物臺上側(cè)面，所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平面內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體。優(yōu)選的，上述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體的結(jié)構(gòu)為:在所述載物臺正上方設(shè)置Z向?qū)U6，另設(shè)有橫向支架7 ，所述橫向支架通過螺紋嚙合于所述Z向?qū)U上，且所述橫向支架可沿Z向?qū)U上下移動并定位；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別滑動定位于所述橫向支架上，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別相對所述橫向支架左右移動并定位。一種利用上述的紅外顯微系統(tǒng)實現(xiàn)圖像融合的方法，包括以下步驟:①首先將所述紅外顯微相機對準(zhǔn)目標(biāo)物體，并調(diào)節(jié)到合適的放大倍率，然后對目標(biāo)物體成像得到其紅外圖像并保存，然后從該紅外圖像中提取目標(biāo)區(qū)域；②移開所述紅外顯微相機并使所述可見顯微相機對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，然后將該可見顯微相機調(diào)節(jié)到與上述步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下，使所述可見顯微相機對所述目標(biāo)物體成像得到其可見光圖像并保存；③在上述步驟中保存的可見光圖像上且對應(yīng)所述紅外圖像中的目標(biāo)區(qū)域處選擇若干個特征點:如圖2所示，在可見光顯微圖像上選擇三個特征點A(X1J1)、B(X2，Y2) X (X3,Y3)；④移開所述可見顯微相機使所述紅外顯微相機重新對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，在與步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下得到的目標(biāo)物體的實時觀測圖像上對應(yīng)上述可見光圖像上的若干個特征點處分別選取與之對應(yīng)的參考點:如圖3所示，在紅外圖像對應(yīng)上述圖2中的三個特征點A (X1, Y1)、B(X2，Y2)、C(X3，Y3)處分別選擇與之對應(yīng)的參考點A’(X1,,Y!’)』，(X2’，Y2’)、C，(X3., Y3O ；⑤先對所述可見光圖像進行旋轉(zhuǎn)，然后再對所述紅外圖像進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，再對旋轉(zhuǎn)后的紅外圖像進行拉伸變換，拉伸變換時以上述可見光圖像上的特征點為參考坐標(biāo)，將上述紅外圖像上的參考點的坐標(biāo)以該參考點的坐標(biāo)與與之對應(yīng)的特征點的坐標(biāo)的比值為比例分別做拉伸變換，得到變換后的紅外圖像，然后將該變換后的紅外圖像與所述可見光圖像重合，最后將該重合的變換后的紅外圖像與所述可見光圖像進行和所述紅外圖像相反方向的旋轉(zhuǎn)使之回復(fù)到所述紅外圖像的初始狀態(tài)，從而得到紅外圖像和可見光圖像的疊加融合圖像，如圖5所示，其中，圖4為無任何處理的紅外圖像與可見光圖像的疊加。具體疊加過程為:①將圖2中可見光圖像進行旋轉(zhuǎn)某一角度，保證其圖像中的線段BC與X軸平行；
②將紅外圖像旋轉(zhuǎn)角度為
權(quán)利要求
1.一種紅外顯微系統(tǒng)，其特征在于:其包括支架、載物臺(2)、目標(biāo)物體(3)、可見顯微相機(4)和紅外顯微相機(5)，所述目標(biāo)物體置于所述載物臺上；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別置于所述支架上并位于所述載物臺上方，所述可見顯微相機和紅外顯微相機的光軸相互平行且垂直于所述載物臺上側(cè)面，所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平面內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外顯微系統(tǒng)，其特征在于:所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠同時相對所述載物臺沿所述支架上下移動并定位，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別沿其所在的水平內(nèi)左右移動并使其鏡頭正對置于所述載物臺上的目標(biāo)物體的結(jié)構(gòu)為:在所述載物臺正上方設(shè)置Z向?qū)U(6)，另設(shè)有橫向支架(7)，所述橫向支架通過螺紋嚙合于所述Z向?qū)U上，且所述橫向支架可沿Z向?qū)U上下移動并定位；所述可見顯微相機和紅外顯微相機分別滑動定位于所述橫向支架上，且所述可見顯微相機和紅外顯微相機能夠分別相對所述橫向支架左右移動并定位。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述的紅外顯微系統(tǒng)實現(xiàn)圖像融合的方法，其特征在于包括以下步驟: ①首先將所述紅外顯微相機對準(zhǔn)目標(biāo)物體，并調(diào)節(jié)到合適的放大倍率，然后對目標(biāo)物體成像得到其紅外圖像并保存，然后從該紅外圖像中提取目標(biāo)區(qū)域； ②移開所述紅外顯微相機并使所述可見顯微相機對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，然后將該可見顯微相機調(diào)節(jié)到與上述步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下，使所述可見顯微相機對所述目標(biāo)物體成像得到其可見光圖像并保存； ③在上述步驟中保存的可見光圖像上且對應(yīng)所述紅外圖像中的目標(biāo)區(qū)域處選擇若干個特征點； ④移開所述可見顯微相機使所述紅外顯微相機重新對準(zhǔn)所述目標(biāo)物體，在與步驟①中紅外顯微相機相同的放大倍率下得到的目標(biāo)物體的實時觀測圖像上對應(yīng)上述可見光圖像上的若干個特征點處分別選取與之對應(yīng)的參考點； ⑤先對所述可見光圖像進行旋轉(zhuǎn)，然后再對所述紅外圖像進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，再對旋轉(zhuǎn)后的紅外圖像進行拉伸變換，拉伸變換時以上述可見光圖像上的特征點為參考坐標(biāo)，將上述紅外圖像上的參考點的坐標(biāo)以該參考點的坐標(biāo)與與之對應(yīng)的特征點的坐標(biāo)的比值為比例分別做拉伸變換，得到變換后的紅外圖像，然后將該變換后的紅外圖像與所述可見光圖像重合，最后將該重合的變換后的紅外圖像與所述可見光圖像進行和所述紅外圖像相反方向的旋轉(zhuǎn)使之 回復(fù)到所述紅外圖像的初始狀態(tài)，從而得到紅外圖像和可見光圖像的疊加融合圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外顯微系統(tǒng)及其實現(xiàn)圖像融合的方法，該方法先對可見光圖像進行旋轉(zhuǎn)，然后再對紅外圖像進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，再對旋轉(zhuǎn)后的紅外圖像進行拉伸變換，拉伸變換時以可見光圖像上的特征點為參考坐標(biāo)，將紅外圖像上的參考點的坐標(biāo)以該參考點的坐標(biāo)與與之對應(yīng)的特征點的坐標(biāo)的比值為比例分別做拉伸變換，得到變換后的紅外圖像，然后將該變換后的紅外圖像與所述可見光圖像重合，最后將該重合的變換后的紅外圖像與可見光圖像進行和紅外圖像相反方向的旋轉(zhuǎn)使之回復(fù)到紅外圖像的初始狀態(tài)，從而得到紅外圖像和可見光圖像的疊加融合圖像。該系統(tǒng)和方法可同時滿足微器件及微結(jié)構(gòu)的清晰成像及細節(jié)分析需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)紅外熱分布的成像。
文檔編號G06T5/50GK103217220SQ20121001701
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者焦斌斌, 孔延梅, 程騰, 高杰, 李慶, 吳健雄 申請人:昆山光微電子有限公司