[发明专利]一种高精度微曲面复光束光学检测方法和系统

权利要求书

1.一种高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，包括：

S1：向被测物体发射光束，采集被测物体旋转过程中的光束反射图像；

S2：对光束反射图像进行预处理，获得预处理图像；

S3：根据预处理图像，获得被测物体的旋转方向；

S4：根据预处理图像和旋转方向，计算被测物体的表面法向量，获得被测物体的表面法向量RGB图；

S5：对表面法向量RGB图进行处理，获得处理后的表面法向量；

S6：根据处理后的表面法向量计算被测物体上各点的深度值，组成被测物体的深度图；

S7：根据深度图重建被测物体的曲面模型。

2.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，利用位置固定的复光束角度传感器向被测物体发射光束。

3.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，利用位置固定的CMOS摄像机拍摄被测物体旋转过程中的光束反射图像。

4.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，对光束反射图像进行预处理为：

利用中值滤波器对光束反射图像进行平滑处理。

5.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据预处理图像，获得被测物体的旋转方向的具体方法为：

对所有预处理图像进行加和处理，形成光束反射的叠加图像；在叠加图像上，每张预处理图像上对应光束点形成一个圆圈；选取位于叠加图像中心的圆圈，利用OpenCV中的moments()函数计算该圆圈的重心，作为该圆圈的圆心；在该圆圈上选择相邻两张预处理图像对应的光束点，结合该圆圈的圆心，利用余弦定理计算两个光束点间的夹角，即方向的改变角度，进而确定被测物体的旋转方向。

6.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据预处理图像和旋转方向，计算被测物体的表面法向量的具体方法为：

被测物体的表面法向量与光束的照射方向、预处理图像的亮度值之间存在以下关系：

I＝K_dLN^T

式中，I表示预处理图像的亮度值，K_d表示反射率，L表示单位化的光束的照射方向，N表示被测物体的表面法向量，(*)^T表示求转置；光束的照射方向与被测物体的旋转方向的存在相对位置关系，被测物体的旋转方向即是光束的照射方向；

则被测物体的预处理图像上任意一点有：

式中，表示第n张预处理图像上位置坐标为(i,j)的像素点的亮度值，表示第n张预处理图像对应的光束照射方向在空间直角坐标系中x轴、y轴、z轴上的方向分量，表示第n张预处理图像上位置坐标为(i,j)的像素点在x轴、y轴、z轴上表面法向量分量。

7.根据权利要求1所述的高精度微曲面复光束光学检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，对表面法向量RGB图进行处理具体包括：

S5.1：按照空间坐标系XYZ轴三个方向对被测物体的表面法向量RGB图进行分离，获得被测物体的三个单通道图像上表面法向量的数据分布；

S5.2：去除表面法向量中的异常值；

S5.3：根据数据分布的规律，对每个单通道图像上表面法向量进行插值拟合。