[發(fā)明專利]基于光學(xué)顯微鏡和變化光照的微觀形貌三維測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210045676.3
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102607455A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李中偉;史玉升;鐘凱;王從軍;王秀鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種基于光學(xué)顯微鏡和變換光照的微觀形貌三維測量方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

第1步在固定視點不同光照方向下拍攝多幅被測微觀物體的微觀圖像；

第2步采用UPS方法和表面可積性約束獲得具有GBR歧義的表面反射率和法線方向；

第3步用基于最小熵的GBR消歧法得到無歧義的表面反射率和法線方向；

第4步在馬爾可夫隨機場模型下，利用圖割法優(yōu)化表面法線方向；

第5步根據(jù)表面法線方向，采用積分的方法重建微觀結(jié)構(gòu)表面的三維形貌。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀形貌三維測量方法，其特征在于，第3步具體包括下述步驟：

將m個像素作為采樣點，從m個采樣點中生成一個h-bin直方圖{a_i}，i＝1，2，...，h，h表示直方圖中的采樣數(shù)目，h為小于等于m的正整數(shù)；a_i表示數(shù)值分布在第i個區(qū)間內(nèi)的采樣點數(shù)目，a_i≤m；采用最大釋然估計算子，得到最小化目標函數(shù)

minu,v,λO(u,v,λ)=-Σi=1haimlogaim]]>

采用模擬退火法進行最小化優(yōu)化，確定參數(shù)u，v，λ；

為偽法線方向，為偽光源強度與方向，根據(jù)計算出無歧義的表面反射率表面法線方向和光源強度與方向其中，

G=100010uvλ,]]>G-1=1λλ000λ0-u-v1]]>

。????

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀形貌三維測量方法，其特征在于，第4步具體包括下述步驟：

設(shè)(p，q)為一對相鄰像素，X＝N，其中N＝[n₁，n₂，...，n_m]為被測對象各像素的法線方向；Y＝I，其中I＝[I₁，I₂，...，I_f]為拍攝的一組圖像，則光度立體視覺技術(shù)的馬爾可夫隨機場模型表示為：

式I

其中，為圖像中像素p的匹配代價函數(shù)，為鄰域內(nèi)法線方向的兼容性函數(shù)，最佳概率根據(jù)上述式I的最大后驗概率進行計算：

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

其中，函數(shù)D和V為計劃使用圖割法進行最小化的能量函數(shù)，分別代表圖割法中的數(shù)據(jù)單元和平滑單元，數(shù)據(jù)單元D對應(yīng)式I中的匹配代價函數(shù)平滑單元V對應(yīng)式I中的兼容性函數(shù)；

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

其中，為圖割法優(yōu)化過程中得到的像素p的法向，α_p為像素p處的α擴張系數(shù)，為圖割法優(yōu)化過程中得到的像素q的法向，α_q為像素q處的α擴張系數(shù)，t和σ均為0到1之間的小數(shù)，對能量函數(shù)進行最小化運算，得到所需的表面法線方向n。