显微三维表面形貌测量技术在机械加工、纳米技术和生物医学等研究领域发挥着至关重要的作用,目前主流的技术包括扫描白光干涉显微镜、反射式共聚焦显微镜、数字全息显微镜和光切片结构光照明显微镜等。其中光切片结构光照明显微技术可对样品的三维表面形貌进行测量,具有高速、全彩、高分辨等优点。然而,与所有采用落射式照明的三维显微成像系统一样,结构光照明显微系统能够收集的来自物体表面的反射光的角度范围受物镜数值孔径(Numerical Aperture,NA)的限制。在对大倾角物体成像时,物体表面的反射光无法被物镜收集,从而造成了成像结果中信息丢失的问题。本文将基于多视角测量,解决结构光照明显微对大倾角物体成像时的信息丢失问题。主要研究内容如下:1.提出了一种基于多视角融合的光切片结构光照明显微成像方法。传统的光切片结构光照明显微系统受物镜NA的限制,无法收集表面大斜率物体的反射光,因此会在图像中产生信息丢失的问题。本文通过对样品进行三维旋转,采集样品在不同方向的光切片图像,并利用多角度融合算法补全单一角度图像中的丢失信息,最终可获得完整的样品三维形态与表面形貌。该方法解决了大倾角物体表面形貌测量时的信息丢失问题,对复杂表面的形貌测量具有重要意义。2.提出了一种多视角光切片三维图像的融合算法,实现了多种复杂表面样品的三维表面形貌测量。该算法的核心步骤包括三维旋转和三维拼接。通过不同角度的三维光切片图像的坐标变换,并将这些结果进行融合,即可获得完整的样品表面形貌信息。利用该方法,我们有效地解决了单一视角下大斜率表面的信息丢失问题。最终,实验证明,使用NA=0.3的物镜拍摄即可实现NA=0.46的物镜的角度收集范围。3.设计并搭建了一套紧凑型多视角彩色光切片结构光照明显微成像系统。整个系统的尺寸为47cm(长)×30cm(宽)×32cm(高),由位移模块、结构光产生模块、光学成像模块和自动控制模块四大部分构成。其中位移模块用于旋转、平移样品,结构光产生模块用于产生结构光照明光,光学成像模块用于对样品进行成像。不同硬件设备的同步控制全部由自行研发的基于Matlab的Multi-view ImageScan软件来实现,可以实现对大倾角样品的三维光切片成像。