[发明专利]高反射率表面彩色三维重建方法、系统、终端及介质

说明书

本发明提供了一种高反射率表面彩色三维重建方法及系统，将多张初始图片合成为一张高动态范围彩色图片；对高动态范围彩色图片颜色分离，得到图片颜色信息及灰度图片；采用聚焦评价函数解析高动态范围灰度图片，得到聚焦评价函数曲线；利用峰值评价函数去除聚焦评价函数曲线无峰值点，结合高斯曲线拟合得到像素点的聚焦位置，得到被测物三维点云；根据像素点的聚焦位置检索到该像素点在该位置上的图片颜色信息，通过颜色映射函数得到相应的颜色；将颜色与三维点云进行融合，得到彩色三维点云。同时提供了一种相应的终端及介质。本发明实现高反射率表面测量；对未聚焦点做了有效屏蔽，提高了三维测量数据的精度；保留并还原了待测物体的颜色信息。

技术领域

本发明涉及表面微结构测量技术领域，具体地，涉及一种基于自动变焦技术的高反射率表面彩色三维重建方法、系统、终端及介质。

背景技术

近年来，随着新兴制造业的高速发展，对表面微结构的测量要求不断提高。在生产加工过程中，测量表面微结构对提高产品质量、提高设备运行稳定性具有重要意义。表面微结构测量分为接触式测量和非接触式测量两类。其中以光学测量为主的非接触式测量以其高精度、高速度、低损伤的特点获得广泛的应用。自动变焦技术是一种以图像处理技术为核心的光学三维结构测量方法，该技术起源于shape from focus(SFF)，主要用于显微学中，用来测定表面微结构。该技术通过在z方向连续的垂直扫描和先进的图像处理技术，能够重构出待测物体体完整的三维形貌，并实现对物体的粗糙度，倾斜度等几何参数的测量。

经过检索发现：

申请号为202011247624.5的中国发明专利申请《一种自动变焦三维形貌测量系统及方法》，包括：光源照明系统、第一tube透镜、CCD采集系统、第二tube透镜、分光镜、显微镜头和压电陶瓷组成。该测量方法具体是先纵向扫描物体，然后采集一组携带物体高度信息的图片，接着使用基于拉普拉斯算子的聚焦评价函数解析图片得到像素点的聚焦评价函数值曲线，最后结合高斯曲线拟合算法得到像素点准确聚焦的位置，进而恢复物体三维形貌。该技术无法应用于高反射率表面且仅测量位置信息。

申请号为201910972508.0的中国发明专利申请《一种基于聚焦评价算法的结构光微纳三维形貌测量方法》，将DMD产生的图案投影到物体表面，纵向扫描物体获得待处理图片，对于一个像素点而言，在图像序列中表现为从模糊到清晰再到模糊的过程，其中使用聚焦评价算法定位像素点成像最清晰的图片位置，再结合曲线拟合算法提取精确聚焦位置，遍历所有像素点即可获取物体三维形貌。该技术使用结构光投影应对光滑表面测量，对硬件要求高；仅测量位置信息。

综上所述，上述检索到的现有技术均公开了一种自动变焦技术，并给出了应用该技术的测量系统的基本结构，如图3所示，包括：光源1、光源调制器2、第一透镜3、CCD相机4、第二透镜5、分光镜6、显微镜头7、压电陶瓷8。其中，第一透镜匹配位于光源照明系统的光线输出侧，分光镜匹配位于第一透镜的光线输出侧，显微镜头匹配位于分光镜的光线输出侧，压电陶瓷匹配位于显微镜头的光线输出侧，第二透镜匹配位于分光镜的反射光线输出侧，CCD采集系统位于第二透镜的焦面位置。测量时，白光光源照明系统发出的光束依次经过第一透镜、分光镜和显微镜头后照射到待测物体表面，经过物体表面反射后光路经过第二透镜，由CCD采集系统采集到携带物体高度信息的成像图片，再由压电陶瓷对物体进行纵向扫描并同步采集成像。在纵向扫描物体采集到一组携带物体高度信息的图片后，使用基于拉普拉斯算子的聚焦评价函数解析图片得到像素点的聚焦评价函数值曲线，最后结合高斯曲线拟合算法得到像素点准确聚焦的位置，进而恢复物体三维形貌。

但是，上述现有技术仍然存在的如下不足：