[发明专利]一种基于曲率滤波的表面重构方法

权利要求书

1.一种基于曲率滤波的表面重构方法，其特征在于包括：

S1:以固定的光源方向，采集重构对象的二维数字影像；

S2:将二维数字影像的像素点位置作为x、y轴信息，灰度信息作为z轴信息，将二维数字影像嵌入到三维空间；

S3:定义并计算三维空间中8个方向上的方向曲率，并通过灰度信息变化找到了方向曲率与灰度差之间的关系，并基于该关系提出线性近似的方向曲率计算模型，通过灰度信息的变化隐性的进行曲率的滤波，所述的8个方向分别为：水平方向、垂直方向、45°方向、135°方向和四个通过混合邻域上的切平面；

S4:随后通过曲率的滤波对影致留形方法中的光滑约束项进行替代，从而提出了一种曲率滤波影致留形计算模型；

S5:在迭代终止条件的约束上采用全平均曲率进行限定，以避免对被测重构对象固有原始形状进行破坏，保留其原始曲面信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于曲率滤波的表面重构方法，其特征在于：所述的步骤S3包括：

S31:定义并计算三维空间中8个方向上的方向曲率的具体算法为：

其中，R为曲率半径，其8个方向上的方向曲率可分别表述为：

其中U(i,j)为参考像素点归一化灰度值；

S32:计算8个方向上方向曲率的最小值d_min；

S33:将原数字影像各栅格点灰度值加上8个方向曲率的最小值即可得到方向曲率优化后的迭代并得到新的数字影像

3.根据权利要求1所述的一种基于曲率滤波的表面重构方法，其特征在于所述的步骤S4包括：

通过曲率优化算法对影致留形过程中的光滑约束项进行替换，则影致留形的迭代求解方法重写为：

其中和分别为数字影像偏导数p和q的曲率优化中间值，E_i,j为归一化数字影像灰度信息，R_s为反射图方程，λ为Lagrange乘子，若在成像过程中存在较少的噪声和误差，则选择较大的λ值；而若在成像过程中存在较大的噪声和误差，则选择较小的λ值。

4.根据权利要求1所述的一种基于曲率滤波的表面重构方法，其特征在于所述的步骤S5包括：

引入全平均曲率作为平滑程度的迭代停止条件以增强计算效率，其定义为：

其中W为数字影响全平均曲率，H为数字影像的平均曲率，dA为面积微元，其对应的平均曲率表达式为：

若全平均曲率增加时即可终止迭代计算过程，以避免对被测物体固有原始形状进行破坏，保留原始曲面信息。