[发明专利]一种基于单幅图像的工件制造特征自动识别方法及装置

权利要求书

1.一种基于单幅图像的工件制造特征自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取一幅工件图像，确定所述图像对应的反射图方程；

逆向求解反射图方程，得到表面梯度和高度，重建工件的三维曲面；

获取所述三维曲面的形状特征，根据形状特征对所述曲面进行分割；

结合凹凸特征识别规则，得到每个分割曲面的凹凸特征；

所述反射图方程的确定包括以下步骤：

确定反射图函数，所述函数的自变量包括光源极角、光源方位角和表面梯度；

根据图像上的像素值估计光源极角和光源方位角；

以表面梯度为变量，对反射图函数进行线性化处理，确定目标实体成像的反射图方程；

所述逆向求解反射图方程，得到表面梯度和高度包括：

通过后向有限差分法近似离散物体表面梯度；

对应给定的图像上某一点利用反射图方程进行泰勒展开，利用松弛迭代法得到高度的迭代公式；

采用所述迭代公式迭代求解整个所述图像的高度值；

获取所述三维曲面的形状特征，根据形状特征对所述曲面进行分割包括：

根据曲率计算所述三维曲面各点的形状特征；

根据所述形状特征获取分割不同类型曲面的特征线；

基于所述特征线对所述曲面进行分割；

凹凸识别规则为：

假设s_i与s_j表示两个互相关联的局部表面，p_i与p_j分别代表s_i与s_j的中心点，n_i与n_j分别代表p_i与p_j的实际法向量；并且要求：(1)p_i与p_j两者位于某一个坐标系当中；(2)n_i与n_j都为单位向量；(3)法向量方向是表面朝外；

记d_ij＝p_i-p_j，α＝(n_i，d_ij)，γ＝(n_γ，d_ij)，假如符合以下条件：α-γ≥0，则s_i和s_j具有局部凹关系，形成凹特征；假如符合条件：α-γ≤0，则s_i和s_j具有局部凸关系，形成凸特征；

根据每个区域上像素点形状指数的正负性质判断所属区域的类型；

对于三个以及三个以上局部表面构成的复合凹凸特征：

具有C⁰、C¹连续性的凹坑、谷以及平面型区域集合而成的形状，其中至少包含一个坑型区域，为复合凹特征；

具有C⁰、C¹连续性的峰、脊及平面型区域集合而成的形状，其中至少包含一个峰型区域，为复合凸特征；

其中，C⁰连续性是指两个区域相连；C¹连续性是指两个区域一阶微分连续，或者是相切连续的。

2.如权利要求1所述的一种基于单幅图像的工件制造特征自动识别方法，其特征在于，所述形状特征为形状指数，所述不同类型曲面是由三种不同形状指数共同确定的：

K_t＝1+3(1+sgn(K_h，e))+(1-sgn(K_g，e))

其中，L＝p_aa·n，M＝p_aV·n，N＝p_vv·n，F＝p_α·p_v，p_u和p_v是参数曲面的一阶微商，p_uu、p_vv以及p_uv是参数曲面的二阶微商，

3.如权利要求2所述的一种基于单幅图像的工件制造特征自动识别方法，其特征在于，所述获取分割不同类型曲面的特征线包括：

计算与形状指数等价的标量域；

将所述标量域与平面Z＝0交线的参数曲线映射回曲面，即特征线。