[发明专利]用于通过单视角背照射逆光照相法不接触式测量具有两层的三维物体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过单视角背照射逆光照相法(ombroscopieoptique àune seule vue，英文为single-view backlit shadowgraphy)用于不接触式(非接触式)测量或者表征具有两层的三维物体的方法。

本方法尤其适用于：

-不接触式测量具有两层的透明中空物体的内表面的变形或者粗糙度，

-测量具有两层的各向同性透明中空物体的折射率，

-测量具有两层的透明中空物体的内层的厚度，

-通过控制复原而使这样的物体的内层一致(mise enconformité)，

-通过球形谐波分析方法基于三维重显(reconstruction，重构，再现)来计算这样的物体的粗糙度。

相对于可见光透明的或者至少半透明的两层的中空三维物体的不接触式空间测量存在很多困难。

为了克服这些困难，已知使用通过背照射逆光照相法的测量技术。这种技术应用于可以单视角观察的物体，特别是那些难以进入(accéder)的物体的表征。

在本发明中，被表征的物体主要是中空球体。

本发明使得可以从该物体的逆光照相底片(clichéombroscopique)，在空间上估计所观察物体的内表面的面积，并且借助于逆光照相和干涉测量观察来确定具有两层的半透明中空物体的内表面的状态。

背景技术

已知两种技术用于测量中空球体的厚度和直径，即干涉测量法和X射线照相法。如果物体放置在一个复杂的基层结构(基础结构，infrastructure)中并且不能从外部进行操作，那么不能使用X射线照相法。

当然，存在一些使用单一图像对物体进行三维重显(或再现)的方法，但是它们的应用(实施)假定这些物体具有大量的对称。另外，重显是整体上的。

干涉测量法是一种可以用在复杂的基层结构中的精确的方法，但是它的实施很繁难。

通过以下我们将参考的文献，还已知通过背照射逆光照相法用于测量三维物体的两种方法，

于2004年9月30日公布的国际申请WO2004/083772，“Method of measuring three-dimensional objects by single-viewoptical shadowgraphy”

于2006年3月23日公布的国际申请WO2006/030149，“Method of measuring dimensional objects by single-view opticalshadowgraphy，using light propagation optical laws”。

文献[1]中公开的技术需要系统地建立来自于借助光学软件进行的模拟的数据表，该表涵盖了被观察物体的不同尺寸的全部范围。该表中的数据能够通过内插法回溯到物体的尺寸测量。纳入数据表中的尺寸范围越大，如果希望保持某一精确度，则建立该表的时间越长。

文献[2]公开的技术是基于斯涅耳-笛卡尔光学几何(几何光学)原理(Snell-Descartes optogeometric laws)，并且仅仅构成对希望表征的中空物体的内表面状态的粗略估计。在这一技术中，直接使用所观察的曲面作为该物体的内层的内壁。另外，观察区域被限制于总体上球形的物体的赤道平面(plan équatorial)。使用该技术无法进行中空物体的内表面的空间重显。另外，在文献[2]中没有提及空间重显方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述缺陷。

它主要涉及基于物体的逆光照相图像，两层物体的内壁在靠近该物体的赤道的区域上的三维重显。

除了这种不接触式光学方法之外，另一种表征多个部位(points)的方法被使用。由此进行对光线半透明或透明的两层物体的内壁的总体上的三维重显。

由于整个内壁被重显，因此这种三维重显是总体上的。为此，使用确定变形球体参数的特定函数。

逆光照相法使得可以观察靠近物体赤道的区域。使用这种方法观察的图像必须被分析。信息存在于图像所包括的主光环中，该主光环是观察平面与焦散面的交叉(intersection，贯穿)。

在主光环的变形和出现在两层物体的内壁上的干扰(扰动，disturbance)之间存在线性关系。这种关系建立一种从图像获得的二维信息和三维信息之间的对应性。

从二维信息的空间重显是本发明的最重要元素(要素)。直至现在，没有人试图建立变形的焦散面和中空物体的内壁的干扰之间的联系。