[发明专利]基于计算机视觉的工件表面三维重构方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的工件表面三维重构方法，该方法包括：S1，获取显微序列图像并进行预处理；S2，对多层序列图像进行融合；S3，恢复工件表面三维形貌并计算三维参数值。本发明方案利用显微镜景深有限的特点，对工件表面进行多层序列拍图，再通过软件对图像融合，恢复出工件表面的准确高度信息，重构其表面的三维形貌，最后计算出工件表面粗糙度的三维参数，实现了对常用的工件表面三维形貌进行合理有效地评价。

技术领域

本发明属于机器视觉识别技术领域，涉及一种基于计算机视觉的工件表面三维重构方法。

背景技术

表面粗糙度对于工件表面的工作性能有着很大的影响，因此表面粗糙度的准确测量和合理评定显得尤为重要。

目前，在众多的检测方法中，触针法和光学法最为传统，但由于触针法针头尺寸有限和针头容易损坏被测表面等缺点的影响，使用范围有限；光学法则多需借助于专用仪器，价格昂贵，检测成本过高，并且对于粗糙度检测也有一定的局限性，比如受到光波波长的限制。

在粗糙度评定体系中，二维参数只利用了工件表面极有限的信息，不能有效地表征工件的支承性、耐磨性、密封性等性能；三维评定是从工件表面区域而非轮廓轨迹获取信息，可恢复出工件表面的三维形貌，能更准确、更全面地对工件表面形貌进行评价，具有整体性和全局性。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于计算机视觉的工件表面三维重构方法，利用显微镜景深有限的特点，对工件表面进行多层序列拍图，再通过软件对图像融合，恢复出工件表面的准确高度信息，重构其表面的三维形貌，最后计算出工件表面粗糙度的三维参数，实现了对常用的工件表面三维形貌进行合理地评价，有效地解决了传统的触针式检测法损坏被测表面，传统的聚焦法、干涉法、散射法的测量速度慢、信息不准确全面的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种基于计算机视觉的工件表面三维重构方法，所述方法包括：S1，获取显微序列图像并进行预处理；S2，对多层序列图像进行融合；S3，恢复工件表面三维形貌并计算三维参数值。

进一步地，所述步骤S1中，采用Z轴数显显微镜层层拍图，并对采集到的原始图像进行降噪、图像增强以及边界检测。

进一步地，所述步骤S2中，利用方差融合规则获取每个像素的聚焦清晰位置，并提取融合后图像的高度信息。

进一步地，所述步骤S3中，利用高度数据恢复工件表面三维形貌。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明方案利用显微镜景深有限的特点，对工件表面进行多层序列拍图，再通过软件对图像融合，恢复出工件表面的准确高度信息，重构其表面的三维形貌，最后计算出工件表面粗糙度的三维参数，实现了对常用的工件表面三维形貌进行合理有效地评价。

附图说明

图1是基于计算机视觉的工件表面三维重构方法的流程框图。

图2是图像预处理流程框图。

图3是高度数据获取原理图。

图4是高斯插值原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

参照图1，本发明的一种基于计算机视觉的工件表面三维重构方法，所述方法包括：

S1，获取显微序列图像并进行预处理；

S11，使用Z轴数显显微镜对工件表面进行层层拍图，使拍取的全部序列图像都包含工件在显微镜中Z轴方向的所有信息；