[發明專利]一種基于多聚焦圖像的磨損顆粒表面重構方法及相關裝置

在審

• 申請號: 202111397466.6
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114202490A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 彭業萍;陳煒彬;曹廣忠
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/11;G06T7/55;G06T15/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 溫宏梅

本申請公開了一種基于多聚焦圖像的磨損顆粒表面重構方法及相關裝置，方法包括獲取待重構磨損顆粒的多聚焦圖像序列；采用差分進化算法確定多聚焦圖像序列對應的劃分參數，基于劃分參數對多聚焦圖像序列中的各聚焦圖像進行區域劃分以得到各聚焦圖像各自對應的若干圖像塊；計算劃分得到的各圖像塊的聚焦度值，基于各圖像塊的聚焦度值將多聚焦圖像序列融合以得到融合圖像；確定融合圖像中的各像素點的深度值以得到待重構磨損顆粒對應的重構圖像。本實施通過差分進化算法確定多聚焦圖像序列對應的劃分參數，并基于劃分得到的各圖像塊的聚焦度值來選取融合圖像塊，這樣可以提高融合圖像塊的聚焦程度，從而可以提高重構圖像的清晰度。

技術領域

本申請涉及生物摩擦磨損技術領域，特別涉及一種基于多聚焦圖像的磨損顆粒表面重構方法及相關裝置。

背景技術

磨損顆粒包括鐵磁性磨粒、有色金屬磨粒以及陶瓷屑等，常見于機械摩擦領域和生物摩擦學領域等。對磨損顆粒的研究在這些領域中很常見，如在機械摩擦領域，通常在設備上安裝在線傳感器來實時監測連續循環潤滑系統中的油液狀態，油液中磨損顆粒的檢測對于判斷機械故障及異常磨損狀態具有重要意義。在生物摩擦學領域，對磨損顆粒的研究也常有報道，如，在人工關節的應用研究上，關節摩擦副運動過程中產生的磨損顆粒，由于磨損顆粒是摩擦表面剝離、脫落的生成物，從而磨損顆粒含有大量詳盡而重要的摩擦學信息(例如，磨粒尺寸、數量、成份和形貌特征等)，通過摩擦學信息可以反應置換關節的磨損形式和機理。由此，通過分析磨損顆粒與微觀磨損狀態間的對應關系，可以尋求關節材料在人體環境中復雜摩擦磨損趨勢中的變化規律，這對于人工關節使用狀態的監測和無損故障診斷具有重要的現實意義。

目前對于磨損顆粒的研究主要是通過圖像方式對磨損顆粒進行三維重構，其中，三維重構可以包括不需要輔助光源的基于運動的三維重建方法和基于輪廓的三維重建方法，以及需要輔助光源的單幅圖像明暗變化的三維重建方法。基于運動的三維重建方法(structure from motion,SFM)是通過相機與目標物體發生相對運動對目標進行重建。該方法通過采集目標物體多視圖，通過對極幾何的知識實現物體的三維重建，其基本流程為相機標定、特征點檢測與匹配、三角測量以及生成三維點云。由于顯微鏡頭光學畸變較大，在相機標定過程中會影響標定結果的精確性，從而導致生成點云的不準確。

基于輪廓的三維重建方法(shape-from-silhouette,SFS)為通過獲取多視圖的輪廓信息，計算獲取到的輪廓信息間的空間關系來實現物體的三維重建。基于輪廓的三維重建需要進行旋轉軸的確定以及判斷不同視圖之間的旋轉關系。在復雜的流體環境中，往往會由于判斷的不準確而引入誤差。

單幅圖像明暗變化的三維重建方法是通過單幅圖像明暗變化恢復三維形狀(shape-from-shading,SFS)，其可以看作成像過程的逆過程。但是，由于單幅圖像的信息量小，從而需要加入大量的約束條件限制，進而限制了單幅圖像明暗變化的三維重建方法的適用范圍。

因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容

本申請要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種基于多聚焦圖像的磨損顆粒表面重構方法及相關裝置。

為了解決上述技術問題，本申請實施例第一方面提供了一種基于多聚焦圖像的磨損顆粒表面重構方法，所述方法包括：

獲取待重構磨損顆粒的多聚焦圖像序列；

采用差分進化算法確定所述多聚焦圖像序列對應的劃分參數，并基于所述劃分參數對所述多聚焦圖像序列中的各聚焦圖像進行區域劃分，以得到各聚焦圖像各自對應的若干圖像塊；

計算劃分得到的各圖像塊的聚焦度值，并基于各圖像塊的聚焦度值將所述多聚焦圖像序列融合以得到融合圖像；

確定所述融合圖像中的各像素點的深度值，以得到所述待重構磨損顆粒對應的重構圖像。