[发明专利]基于光学显微镜和变化光照的微观形貌三维测量方法

权利要求书

1.一种基于光学显微镜和变换光照的微观形貌三维测量方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

第1步在固定视点不同光照方向下拍摄多幅被测微观物体的微观图像；

第2步采用UPS方法和表面可积性约束获得具有GBR歧义的表面反射率和法线方向；

第3步用基于最小熵的GBR消歧法得到无歧义的表面反射率和法线方向；

第4步在马尔可夫随机场模型下，利用图割法优化表面法线方向；

第5步根据表面法线方向，采用积分的方法重建微观结构表面的三维形貌。

2.根据权利要求1所述的微观形貌三维测量方法，其特征在于，第3步具体包括下述步骤：

将m个像素作为采样点，从m个采样点中生成一个h-bin直方图{a_i}，i＝1，2，...，h，h表示直方图中的采样数目，h为小于等于m的正整数；a_i表示数值分布在第i个区间内的采样点数目，a_i≤m；采用最大释然估计算子，得到最小化目标函数

minu,v,λO(u,v,λ)=-Σi=1haimlogaim]]>

采用模拟退火法进行最小化优化，确定参数u，v，λ；

为伪法线方向，为伪光源强度与方向，根据计算出无歧义的表面反射率表面法线方向和光源强度与方向其中，

G=100010uvλ,]]>G-1=1λλ000λ0-u-v1]]>

。    

3.根据权利要求1所述的微观形貌三维测量方法，其特征在于，第4步具体包括下述步骤：

设(p，q)为一对相邻像素，X＝N，其中N＝[n₁，n₂，...，n_m]为被测对象各像素的法线方向；Y＝I，其中I＝[I₁，I₂，...，I_f]为拍摄的一组图像，则光度立体视觉技术的马尔可夫随机场模型表示为：

式I

其中，为图像中像素p的匹配代价函数，为邻域内法线方向的兼容性函数，最佳概率根据上述式I的最大后验概率进行计算：

E(N)=ΣpD(np,Ip)+Σ(p,q)V(np,nq)=Edata(N)+Esmoothness(N)]]>式II

其中，函数D和V为计划使用图割法进行最小化的能量函数，分别代表图割法中的数据单元和平滑单元，数据单元D对应式I中的匹配代价函数平滑单元V对应式I中的兼容性函数；

其中，Edata(N)=Σp∈P||b→αp-b^p||,Esmoothness(N)=tΣ(p,q)∈Plog(1+||b→αp-b→αq||2σ2)]]>

其中，为图割法优化过程中得到的像素p的法向，α_p为像素p处的α扩张系数，为图割法优化过程中得到的像素q的法向，α_q为像素q处的α扩张系数，t和σ均为0到1之间的小数，对能量函数进行最小化运算，得到所需的表面法线方向n。