[发明专利]一种基于光度立体视觉的多个磨粒三维形貌同步获取方法

摘要

一种基于光度立体视觉的多个磨粒三维形貌同步获取方法，通过将铁谱技术与三维重构技术相结合，首先利用铁谱技术制作包含多个磨粒的谱片，然后针对铁谱显微镜拍摄图片存在畸变的状况，利用张正友标定法对其进行矫正。基于此方法结合所建立的光源系统，通过显微镜摄像机获取了不同光源磨粒图像，结合自适应阈值法与差分法实现了磨粒与背景的分离，之后，基于光度立体视觉，通过选择合适的反射模型计算磨粒表面法向量，进而构造深度值，重构了磨粒的三维形貌。这样，利用铁谱显微镜获取具有多个磨粒的谱片图像，不需要变换显微镜焦距，通过切换不同角度的光源就可以同步重构出多个磨粒的三维形貌,本专利有效地将铁谱技术与光度立体视觉相结合，解决了目前磨粒分析领域磨粒三维形貌特征缺乏的问题。

主权项

1.一种基于光度立体视觉的多个磨粒三维形貌同步获取方法，利用铁谱显微镜获取具有多个磨粒的谱片图像，不需要变换显微镜焦距，通过切换不同角度的光源就可以同步重构出磨粒的三维形貌，其特征在于：步骤一、利用张正友标定法对铁谱显微镜摄像机存在的畸变进行矫正，得到矫正图像；步骤二、利用均匀分布的多个光源依次照射铁谱谱片，从而获取不同光源的磨粒图像；步骤三、光源方向标定，测量光源相对于磨粒的位置(X,Y,Z),并进行归一化来近似估计各个光源的光线入射方向，其中X,Y,Z分别表示为光源相对于磨粒在三个方向上的距离；步骤四、基于自适应阈值法，通过全光源图像计算mask图；步骤五、基于差分法，利用mask图对不同光源的磨粒图像进行处理，将重构物体与背景分离，步骤六、基于光度立体视觉对磨粒形貌进行重构；S1，反射模型选择，选定物体的反射模型为Phong模型；S2，基于Phong模型，计算8张磨粒图像的亮度矩阵和相应的光源方向矩阵，进而采用最小二乘法原理计算，最后单位化得到法向量；S3，根据测量材质的法向信息，计算测量的梯度场信息，并将其作为输入，采用最小二乘的曲面重建方法计算测量材质的深度信息，完成磨粒三维形貌重构。