[發明專利]表面曲率突變光學輪廓測量方法

有效

• 申請號: 201610311407.5
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105783782B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 余學才;趙晨晨;魏英杰;葛小武;周建華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T5/00;G06T17/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏;王偉

本發明公開了一種表面曲率突變光學輪廓測量方法，首先獲取光帶圖像，再對光帶圖像進行均值濾波和二值化處理，然后對二值化處理后的光帶圖像進行平均灰度計算，采用平均灰度算法判斷臺階曲率突變的特殊位置，在三維輪廓重建的過程中，能對曲率突變位置作出相應的識別處理，濾出該曲率突變位置輪廓線，準確的還原出該表面曲率突變物體的輪廓。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種表面曲率突變光學輪廓測量方法。

背景技術

隨著機械、汽車、航天等制造業和服務、制鞋、玩具等民用工業的發展，在模具制造業中對復雜表面進行測量的需要越來越多。迄今為止，光學三維輪廓測量技術已經有了很長時間的發展，已有許多成熟的測量方法。但現有的三維輪廓系統的測量精度、自動化、自適應程度普遍偏低，尤其對復雜結構輪廓的測量，現尚存在許多沒有解決的難題。

三維測量是各個應用領域，如制造業、檢驗、文檔分析、工程設計、刑事偵查現場痕跡分析、自動在線檢測、質量控制、機器人、醫療診斷和軍事等領域中各種智能自主系統中不可分割的一部分。隨著現代檢測技術的進步，三維測量技術逐步成為人們的研究重點，特別是隨著激光技術、計算機技術以及圖像處理技術等高新技術的發展，使得光學式三維測量技術得到廣泛的應用。

而隨著計算機技術和光電技術的發展，基于光學原理、以計算機圖像處理為主要手段的三維復雜曲面非接觸式快速測量技術也應運而生。逆向工程，是指從實物上采集大量的三維坐標點，并由此建立該物體的幾何模型，進而開發出同類產品的先進技術，復雜曲面的逆向工程也是逆向工程的難點之一，它是根據曲面的測量規劃，對曲面進行數字化掃描檢測，再將數字點云進行曲面重構生成CAD模型，隨著機械、汽車、航天等制造業和服務、制鞋、玩具等民用工業的發展，在模具制造業中對復雜表面進行測量的需要越來越多。

光學三維輪廓測量由于其非接觸性、高精度與高分辨率，在CAD/CAE、反求工程、在線檢測與質量保證、多媒體技術、醫療診斷、機器視覺等領域得到日益廣泛的應用，被公認是最有前途的三維輪廓測量方法。

對于曲率突變的幾何物體，一般的三維測量方法都會失效。例如線結構激光法，當線形激光器光刀照射于曲率突變的表面時，受表面突變影響，激光帶會變成無大面積無規則形狀，從而使輪廓測量失敗。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種表面曲率突變光學輪廓測量方法，可準確的判斷幾何物體曲率突變的位置并作出相應的處理，使得輪廓測量不受影響。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種表面曲率突變光學輪廓測量方法，包括以下步驟：

S1：待測物處于位置j時，利用計算機軟件發出脈沖調制信號對激光器進行調制，激光器輸出線型光束對待測物進行照明；同時利用計算機軟件發出觸發信號，觸發CCD圖像傳感器同步采集待測物表面的光帶圖像，并將采集的圖像記為A₁，然后關閉激光器，CCD攝像機再次采集相同位置的圖像，記為A₁₁；

S2：對由鎖定成像所得的圖像A₁、A₁₁進行處理，在此位置獲得一幅去除背景光的光帶圖像I_j；

S3：對上述S2中獲得的光帶圖像I_j進行二值化處理；

S4：對二值化處理后的光帶圖像I_j進行平均灰度計算，設該圖像中有N個像素點，第i個像素點的灰度值為N_i，則光帶圖像I_j的平均灰度為：

S5：將待測物從位置j沿導軌平移距離L到達位置j+1處，重復步驟S1至S4，得到與光帶圖像I位置連續的光帶圖像I_j+1，并計算出光帶圖像I_j+1的平均灰度