南通职业大学张瑞华获国家专利权
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龙图腾网获悉南通职业大学申请的专利一种非朗伯金属形面的三维测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120778034B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511287235.8,技术领域涉及:G01B11/255;该发明授权一种非朗伯金属形面的三维测量方法是由张瑞华;郭红卫;唐劲松;王斌设计研发完成,并于2025-09-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种非朗伯金属形面的三维测量方法在说明书摘要公布了:本发明属于三维形貌测量技术领域,本发明公开了一种非朗伯金属形面的三维测量方法,通过偏振编码结构光投射于非朗伯金属表面并同步采集反射图像及环境光噪声数据,对每张反射图像去除光噪声,提取并计算各像素点在不同偏振状态下的光强度值及其光偏值、光偏角,并构建灰度图像区分高偏点与低偏点,标记镜面反射和漫反射区域,基于处理后的反射图像解算相位场并校正相位跳变,结合连续相位场与偏振反射率特征输入双分支网络模型,融合并优化模型,输出控制点坐标矩阵和权重矩阵,构建NURBS曲面进行缺陷检测,重建高精度三维面形,系统性解决了非朗伯金属表面三维测量中的反射干扰、动态效率与工业适配难题,为高精度工业检测提供了解决方案。
本发明授权一种非朗伯金属形面的三维测量方法在权利要求书中公布了:1.一种非朗伯金属形面的三维测量方法,其特征在于,包括: S1:通过偏振编码结构光投射至非朗伯金属表面,同步采集偏振反射图像及环境光噪声数据,生成多模态数据集; S2:基于多模态数据集,对每张反射图像通过加权平均法生成融合背景图像,并用逐像素减法去除环境光噪声;针对每个偏振状态下的反射图像,提取各像素点在不同偏振状态下的光强度值并计算总光强度值、第一光强分量、第二光强分量和第三光强分量;根据这些光强分量计算每个像素点的光偏值与光偏角,并使用光偏值构建灰度图像;设定光偏阈值区分高偏点和低偏点,利用连通域分析标记高偏区域和低偏区域;对于每一个高偏区域,通过比较光偏角标准差,判定得到镜面反射区域和漫反射区域; S3:基于反射图像中的镜面反射区域和漫反射区域,得到镜面反射消除后的反射图像;基于镜面反射消除后的反射图像,解算多通道相位,得到初步的绝对相位场,根据初步的绝对相位场,校正各向异性反射导致的相位跳变,生成校正后的连续相位场与偏振反射率矩阵; S4:构建相位分支结合偏振分支的双分支网络模型,将连续相位场与偏振反射率特征输入双分支网络模型,融合相位与偏振信息,并联合物理约束损失和GAN损失优化双分支网络模型,输出得到NURBS曲面的控制点坐标矩阵和权重矩阵,进而构建NURBS曲面; S5:对NURBS曲面进行缺陷检测,提取表面粗糙度和曲率半径,进而重建被测非朗伯金属物体的高精度三维面形; 所述镜面反射区域和漫反射区域的得到方式包括: 根据多模态数据集,对于每一张反射图像,将对应的所有背景图像中的每个像素位置应用加权平均法,得到每个像素位置的加权平均值,将每个像素位置的加权平均值整合成融合背景图像; 使用逐像素减法从反射图像的每个像素值中减去对应的融合背景图像的像素值,得到去除环境光噪声后的反射图像; 根据去除环境光噪声后的各偏振通道的反射图像,将各偏振状态下的所有反射图像作为一组反射图像; 对于每一组反射图像,针对每个像素位置的像素点,分别从不同偏转状态的反射图像中提取对应像素点在水平线偏振状态、垂直线偏振状态、左倾斜线偏振状态和右倾斜线偏振状态下的光强度值,以及每个像素点在右旋圆偏振和左旋圆偏振状态下的光强度值; 在同一组反射图像中,对于每个位置的像素点,取所有偏振状态下的光强度值的平均值作为总光强度值,取水平线偏振状态与垂直线偏振状态的光强度值之差作为第一光强分量,取左倾斜线偏振状态与右倾斜线偏振状态的光强度值之差作为第二光强分量,取右旋圆偏振状态与左旋圆偏振状态的光强度值之差作为第三光强分量; 计算第一光强分量、第二光强分量和第三光强分量的平方和,取平方和的平方根,将结果与总光强度值进行比值计算,得到每个像素点的光偏值; 计算第一光强分量和第二光强分量的比值,并计算比值的反正切值,取反正切值的二分之一,作为每个像素点的光偏角; 基于每个像素点的光偏值,使用光偏值作为灰度值构建灰度图像; 基于灰度图像,根据每个像素点的光偏值,设定光偏阈值,将大于光偏阈值的像素点记为高偏点,将小于光偏阈值的像素点记为低偏点; 根据高偏点和低偏点,使用连通域分析法识别并标记相连的高偏点,形成不同的连通域,标记为高偏区域,将剩余非高偏区域标记为低偏区域; 对于每一个高偏区域,取高偏区域内所有像素点光偏角的标准差,设定光偏角阈值; 若高偏区域内光偏角的标准差小于光偏角阈值,判定高偏区域为镜面反射区域; 若高偏区域内光偏角的标准差大于或等于光偏角阈值,判定为漫反射区域。
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