[发明专利]用于感测反光物体的表面形状的方法和系统

权利要求书

1.一种用于感测反光物体的表面形状的方法，该方法包括以下步骤：

在所述表面反射位于初始位置的可见物时，记录所述物体上的表面点的初始图像值；

当所述可见物经过与所述初始位置不同的后续位置而经历预定动作时，记录后续图像值；

识别所述可见物的位置，在该位置处，所述表面点的图像值变得与所述初始图像值大致相同；以及

利用所述可见物的初始位置和识别出的位置确定所述表面点的表面法线，

其中，所述可见物是平面屏幕，该平面屏幕显示空间变化的图案，并且该方法还包括以下步骤：

第一步骤：在所述屏幕位于初始位置的情况下，采集被所述物体的表面反射的该屏幕的初始图像；

第二步骤：按照预定动作将所述屏幕移动到与所述初始位置平行的最终位置；

第三步骤：在所述屏幕位于最终位置并且所述图案在该屏幕上经历了一系列位移的情况下，采集被所述物体的表面反射的该屏幕的最终图像；

第四步骤：对于所述图像中的像素，确定所述初始图像的像素值与所有最终图像的像素值的最小差值，并记录所述图案的相关位移；

第五步骤：对于经过位移的像素，求出在被该像素成像的点处从所述图案至所述物体表面的入射光线的方向；以及

第六步骤：对于一像素，由该像素的已确定的入射光线求出所述物体在被该像素成像的点处的表面法线，该表面法线代表该表面点处的表面形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述表面法线确定表面的三维属性，所述三维属性选自由主曲率、参数表面的主轴线、三维形状以及物体姿势构成的组。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，仅记录所述物体的反射所述可见物的部分的图像值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可见物是带有印刷图案的物体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可见物是带有投影图案的物体。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可见物是具有一维亮度渐变的图案的物体。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述一维亮度渐变包括多种颜色渐变。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一至第六步骤执行两次，第一次仅利用沿所述屏幕的水平方向变化的一维图案，图案位移是水平的，第二次仅利用垂直变化的一维图案，图案位移是垂直的，并结合两个结果以得到所述表面法线。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所采集的图案的图像数量是三个，即：在初始屏幕位置的一个图像以及在最终屏幕位置的两个图像，并且通过线性内插求出使所述初始图像和所述最终图像之间的像素值之差最小的图案位移。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所采集的图案的图像数量大于三个，即：在初始屏幕位置的一个图像以及在最终屏幕位置的其它图像，并且通过高阶内插方法求出使所述初始图像和所述最终图像之间的像素值之差最小的图案位移。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案在所述屏幕上周期性重复，并且周期足够长以使得所述图案的反射至所述初始图像和所述最终图像的给定像素的点位于该周期图案的一个周期内。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案在初始位置和最终位置处在所述屏幕上移动，并且利用多个初始图像和多个最终图像来确定表面形状。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，利用经过部分表面的表面法线的变化表征表面属性。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，利用表面法线的变化识别所述表面的物理不连续性。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，利用表面法线的变化识别各个表面点处的主曲率，对于参数表面来说识别对称轴。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，利用表面法线的变化识别凸起的浅浮雕图样。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，利用表面法线的变化表征表面的平滑性。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，利用表面法线的变化表征表面的各向异性。