CN104596447A - 基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，包括以下步骤：步骤A：扫描饰品，采集所述饰品的三维点云坐标系信息；步骤B：通过所述三维点云坐标系信息对所述饰品进行外观重建，形成三维模型；步骤C：对所述三维模型进行网格化；步骤D：计算各网格的面积，并将所述网格的面积累加，得出所述饰品的表面积。本发明提出饰品表面积快速检测方法，与手工计算相比，整个过程便捷、快速、准确度高，尤其检测结构相对复杂的饰品，本发明能大大减少检测工作量，加快检测的流程。

Description

基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法及检测系统

技术领域

本发明涉及一种物品表面积的检测方法，尤其涉及一种基于图像分析技术的仿真饰品表面积快速检测方法及检测系统。

背景技术

仿真饰品，也叫仿真首饰，是指由除金、银、钯、铂、铑等贵金属及合金以外各类金属为基材制作(不论是否镀或包含贵金属，不论是否镶嵌宝玉石或半宝石)的饰品，主要是用贱金属、塑料、玻璃、树脂等材料制成的各种用于个人装饰的小饰物。由于仿真饰品价格低廉、设计精美，随着人们审美和消费观念的转变，近年来得到了越来越多都市丽人的青睐。然而，由于其工艺简单、市场准入门槛低下，又缺乏统一的标准规范，一些成分不明的仿真饰品也开始以次充好、浑水摸鱼，看似漂亮的外表之下暗藏着安全隐患。因此，近20年来，世界各国尤其是发达国家纷纷出台日益严格的法规和标准对仿真饰品中有毒有害化学物质进行限制。

我国是饰品的出口大国，也是全球最大的奢侈品消费国家，近年来，国外对中国制造的仿真饰品通报案例时有发生，为此，国家质量监督检验检疫总局于2010年1月22日紧急发出“关于禁止使用镉及镉合金材料生产饰品的紧急通知”，要求各直属出入境检验检疫局，各省、自治区、直辖市质量技术监督局，认真贯彻通知精神，务实做好相关工作，促进我国饰品行业的健康发展。

针对饰品对人体健康等方面安全性能相关检测方法的研究已经成为近期研究的热点。仿真首饰的不合格高风险项目主要集中在金属首饰的总铅、总镉含量，以及镍释放量。

仿真饰品不合格检测数据中，镍释放量已经成为不合格的重要因素之一。镍是一种容易导致接触性过敏的元素，镍元素通过一些含镍材料的释放并长期与皮肤接触后会被皮肤吸收，从而对部分个体导致过敏，进一步暴露则会导致接触性皮炎。目前，在进口仿真饰品、出欧盟和美国等国家和地区的首饰中，若其材料构成中有含镍的金属部件，都要求对镍释放量进行检测。

2004年欧盟通过了2004/96/EC指令，对94/27/EC指令进行了修改，将刺穿货植入人体的金属饰品中镍总含量0.05％的要求修改为镍的释放不得超过0.2μg/cm2/week。ASTM发布的ASTM F2923-11《消费品安全标准规范儿童饰品》法规中也限制了金属部件中镍释放量的限值，与欧盟法规相同，穿刺入耳朵或其它身体部位的接插组件中镍释放量不应超过0.2μg/cm2/week，与皮肤长期接触的饰品中，镍释放量不应超过0.5μg/cm2/week。韩国技术标准局(KATS)于2010年11月发布的关于儿童用品中有害物质的新安全标准中规定了金属部件中镍的释放量不得超过0.5μg/cm2/week。我国国家标准GB 28480-2013中规定人体穿刺金属部件和人体长期接触金属部件的镍释放量限量分别为0.2μg/cm2/week和0.5μg/cm2/week。

镍释放量的检测需要计算样品浸泡的表面积，而通常对浸泡表面积的测量方法为将样品分割成若干规则的部分采用人工测量后相加所得，该方法的缺点一是由于样品表面积不规则，分割存在困难，二是采用人工测量费时费力，而且准确性较差，特别是当镍释放量结果处于合格与不合格边缘时更难界定。

目前，物体表面积的直接测量法典型的有坐标纸粘贴法，其采用坐标纸在物体表面粘贴，计算表格格子的数量获得面积值，但是在面对表面起伏变化明显的目标时，贴合难度大且不易计算，且耗时长，因此不适用与仿真饰品。间接的测量方法如基于体积/重量的表面积预测法，此类方法能够通过已知信息，对物体表面积进行换算，但其缺陷是，物体的形态间保持一致，对于形态各异的仿真饰品检测难以采用这类方法完成；另一种方法在相关实验中也较为常见，即试剂吸附法，常用在表面粗糙、孔隙多、吸附力强的材料表面积检测，但是仿真饰品表面比较光滑，吸附能力差，不同材料之间也有差异，因此该方法也不能实现饰品的表面积测算。

现在，传统的视频图像采集技术经过几十年的发展已经非常成熟、性能已经趋于稳定，而且价格低廉易于实现，在实际工程中已经得到了广泛的采用。但存在很多技术限制和应用的弊端：1)传输距离短。传统的图像采集方法利用同轴电缆或专用数据线进行传输，因此此类图像采集技术只适合于局部小范围场所等；2)图像易失真。传统图像信号本身的连续性，传输过程中受干扰影响较大，且信号不易恢复，影响最终的图像分析效果；3)系统的扩展性较差且系统之间很难集成。对于已经建好的图像采集系统，很难加入新的图像采集节点，从而影响到整个系统的扩展和维护。

针对非接触测量，国内外已提出多种有效方法，并开发了多种较为完善的设备，主要途径和方法有莫尔条纹法、激光测量法、立体摄像测量法、红外线测量法等。然而，以上方法都有不足之处：莫尔条纹法在计算机自动处理时无法自动确定条纹峰值及条纹级数，也无法自动识别物体表面凹凸性，适用于物体曲面测量，但测量精度不够高；立体摄像测量法符合人的视觉特点，但对凹下曲面的测量比较困难，精度也不高，应用较少；红外线测量法设备应用不广，多用于科教研究。三维照相机光路系统结构复杂，体积庞大，成本较高，难以在大众消费领域普及应用。激光测量法精度较高，是种比较理想的测量方法，但激光测量设备相当昂贵，设备维护和操作都需要相当大的人力、物力，后期点云处理复杂，效率较低；三维技术目前主要采用主动式检测(如TC2)，利用结构光扫描获得物体点云信息重建三维形态，其缺点是效率低、成本高且尺寸受限，不利于小型物体的三维重建。

因此，需要寻找一种简便、准确、实用性强的测试饰品表面积的方法。

发明内容

本发明的目的是为了测量饰品的表面积，提出了一种基于图像检测技术的饰品表面积检测方法及检测系统，可以准确的测量饰品的表面积，确保镍释放量检测结果的准确性。

目前常见的三维扫描设备因其体积大、扫描时间长、精度低等缺点，难以满足小型饰品的快速检测。本发明结合金属饰品特性，采用便携式三维扫描仪实现非规则形态的饰品的外观扫描，并结合实际检测需求，设计了基于空间三维点云的检测系统，实现仿真饰品的定量检测。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，包括以下步骤：

步骤A：扫描饰品，采集所述饰品的三维点云坐标系信息；

步骤B：通过所述三维点云坐标系信息对所述饰品进行外观重建，形成三维模型；

步骤C：对所述三维模型进行网格化；

步骤D：计算各网格的面积，并将所述网格的面积累加，得出所述饰品的表面积。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，所述步骤A包括：

步骤A1：标定记号点信息；

步骤A2：利用所述记号点信息标定出扫描仪内外部参数信息；

步骤A3：将空间坐标和设备所采集的数字信号进行有机换算。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，所述三维点云坐标系信息通过所述饰品像点的高度值Δ求得，所述高度值Δ的公式如下：

式中，d0为物距；di为像距；θ为入射光轴和成像光轴的夹角；为光电探测器受光面与成像物镜光轴的夹角；δ为像点的位移。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法中，所述步骤C中将所述三维模型划分为三角网格。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法中，所述三角网格中，三角形为等边三角形或三条边长和为最小的三角形。

本发明还提出了一种基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法的检测系统，包括：

扫描仪，用于扫描饰品，生成所述饰品的三维点云坐标系信息；

存储模块，其与所述扫描仪建立连接，用于存储所述三维点云坐标系信息；

检索判断模块，其与所述存储模块建立连接，用于实时搜索所述存储模块中的所述三维点云坐标系信息，并调取需要计算的所述三维点云坐标系信息；

模型建立模块，其与所述检索判断模块建立连接，根据调取的所述三维点云坐标系信息，建立所述饰品的三维模型；

面积计算模块，其分别与所述模型建立模块和所述存储模块建立连接，用于计算出所述三维模型的表面积，并将所述表面积保存至所述存储模块中；

结果输出模块，其与所述存储模块建立连接，用于从所述存储模块中调取并输出所述饰品的表面积数据本发明提出的检测系统中，所述扫描仪为光栅式三维扫描仪。

本发明提出的检测系统中，所述模型建立模块具有对所述三维模型进行补点和平滑处理的功能。

本发明提出的检测系统中，所述模型建立模块能同时对多组所述三维点云坐标系信息进行三维建模。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法及检测系统能完全替代传统的手工测量计算过程，本发明提出饰品表面积快速检测方法，与手工计算相比，整个过程便捷、快速、准确度高，尤其检测结构相对复杂的饰品，本发明解决了手工测量很难进行样品分解，很难计算表面积的缺点，并能大大减少检测的工作量，加快检测的流程。

附图说明

图1为本发明基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法的流程图。

图2为本发明中三维点云坐标测量的原理图。

图3为本发明中饰品三维点云的局部示意图。

图4为本发明中点集的一种三角划分示意图。

图5为图3三角划分后的示意图。

图6a为本发明实施例1中饰品的正视图。

图6b为本发明实施例1中饰品的侧视图。

图7为本发明实施例2中饰品的实物图。

图8a为本发明实施例3中饰品的三维正视图。

图8b为本发明实施例3中饰品的三维后视图。

图8c为本发明实施例3中饰品的三维立体图。

图9a为本发明实施例4中饰品的实物图。

图9b为本发明实施例4中饰品的实物图。

图10a为本发明实施例5中饰品的正视图。

图10b为本发明实施例5中饰品的后视图。

图11a为本发明实施例5中饰品的正视图。

图11b为本发明实施例5中饰品的后视图。

图12a为本发明实施例6中饰品的正视图。

图12b为本发明实施例6中饰品的后视图。

图12c为本发明实施例6中饰品的俯视图。

图13为本发明实施例7中饰品的实物图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1所示，本发明提出了一种基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，包括以下步骤：

步骤A：扫描饰品，采集饰品的三维点云坐标系信息；

步骤B：通过三维点云坐标系信息对饰品进行外观重建，形成三维模型；

步骤C：对三维模型进行网格化；

步骤D：计算各网格的面积，并将网格的面积累加，得出饰品的表面积。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，步骤C中采用三角划分的形式将三维模型划分成多个三角形。

本发明提出的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，划分的三角形为等边三角形或边长和最小的三角形。

本发明还提出了一种基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法的检测系统，包括：扫描仪，用于扫描饰品，生成所述饰品的三维点云坐标系信息；存储模块，其与所述扫描仪建立连接，用于存储所述三维点云坐标系信息；检索判断模块，其与所述存储模块建立连接，用于实时搜索所述存储模块中的所述三维点云坐标系信息，并调取需要计算的所述三维点云坐标系信息；模型建立模块，其与所述检索判断模块建立连接，根据调取的所述三维点云坐标系信息，建立所述饰品的三维模型；面积计算模块，其分别与所述模型建立模块和所述存储模块建立连接，用于计算出所述三维模型的表面积，并将所述表面积保存至所述存储模块中；结果输出模块，其与所述存储模块建立连接，用于从所述存储模块中调取并输出所述饰品的表面积数据。

本发明提出的检测系统中，扫描仪为光栅式三维扫描仪。光栅式三维扫描仪可实现中小件物品的扫描，在无接触的情况下确定饰品的几何尺寸、外形，并能满足测量精度控制在允许范围内。光学三维扫描仪工作原理是利用激光三角测距原理，通过光源孔发射出一束水平的激光束来扫描物体，该激光线经过旋转平面，镜的作用改变角度，使得激光线发射到物体表面。物体表面反射激光束，每一条激光线，都通过CCD传感器采集成一帧数据。根据物体表面不同的形状，每条激光线反射回来的信息中所包含表面形状和颜色数据。三维扫描仪体积相对小，方便携带，因此光栅式三维扫描仪是较理想的选择。

本发明中，光栅式扫描仪由标定系统、光栅系统、光栅镜组、测距系统、镜头、取像设备等构件所组成，设备轻便，可装入手提箱进行现场检测，能够输出三维点云信息，为后期的数据分析提供了可能。扫描仪的使用包括以下步骤：

步骤A1：将标定记号贴在工作台面上，用于标定记号点信息；

步骤A2：利用记号点信息标定出扫描仪内外部参数信息；

步骤A3：将空间坐标和扫描仪所采集的数字信号进行有机换算；

步骤A4：将扫描仪对准饰品，在全面扫描后，输出饰品的三维点云坐标系信息；

本发明通过自主研发的面积计算模块计算建模后的饰品表面积，该模块可以实现自动导入三维坐标系信息，自动计算，并可以实现批量计算。

本发明中，有机换算是指将数字信号转换为结构信息，并显示出来。

本发明中，入射光线经透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上，直射式三角法测量等效光路如图2所示。其中，L1为聚焦透镜；L2为成像物镜；d0为物距；di为像距；Δ为被测物面位移；θ为入射光轴和成像光轴的夹角；α为光路夹角；为光电探测器受光面同成像物镜光轴的夹角；δ为像点的位移。

由图2可知，激光器LD发出的光束，经聚焦透镜L1聚焦后垂直入射到被测物体表面上，光线经物体散射后通过成像透镜L2中心P，成像在光电接收元件CCD敏感面上。即满足：

式(1)中f为成像透镜的焦距。根据解析几何中的正弦定理，得：

则

测量时物像位置关系固定，将CCD探测器测量到像点的位移δ，代入式(1)便得被测物面位移Δ，即该点的高度值，高度值是一个输入信号，通过求得空间中固定点的高度值，结合固定点的位置，可以得到空间点的位置，从而，物体表面所有点的三维坐标因此求得，形成空间三维点云。

本发明提出的检测系统中，模型建立模块具有对三维模型进行补点和平滑处理的功能，可调用诸如Geomagic等软件。

本发明提出的检测系统中，检测耗时较长的过程是三维扫描步骤，因此为了提高检测效率，可以对多个试样进行集中扫描，本发明系统能实时计算物体表面积，速度相对较快，对形成获取的目标信息进行自动分割后，分别计算各自表面积，大大节约测试时间。

本发明中，将三维模型按三角划分来求其面积，利用空间向量叉乘得到任意三角形面积，进而得到空间平面面积，则求出不规则立方体表面积。本发明将所获取的点云信息进行三角化处理，通过几何编程技术实现饰品外观表面积的计算，有效地解决了不规则形态的饰品表面积快速计算。

其中，对于离散的空间点云，需要对空间曲面上散乱数据三角剖分。空间曲面上散乱数据的三角剖分是在对测量数据点必要的处理之后进行的，它是构造散乱数据插值曲面的前置处理步骤。把平面内的算法推广到空间曲面上时，由于空间曲面散乱数据点之间拓扑关系的复杂性，对其直接剖分的理论和算法尚不完善。在处理空间曲面上数据点时，一般的算法都是基于平面凸域的或者是已知各种约束条件的情况，对于与多值曲面对应的空间曲面上散乱数据点的三角剖分算法研究的较少，且在算法效率和剖分效果上还远远不能让人满意。散乱数据曲面重构的难点在于，如何在数据点集中快速自动得到邻近点间正确的拓扑连接关系。目前的测量设备能够在短时间内得到数万乃至几十万数据点，所能体现的曲面形状信息越来越精细和复杂，因此对曲面构造的效率和效果提出了较高的要求。该问题的解是散乱点集{Vi}的一个三角剖分T，其实质是以三角网格M反映各个数据点与其邻近点之间的拓扑连接关系，从而揭示数据点之间的内在本质联系。三角剖分所涉及的问题在实际应用中根据数据点位置的不同有三种情况：二维，三维实体和空间曲面。根据这种情况，空间曲面上散乱数据的三角剖分可分为对空间曲面上散乱数据投影域的剖分和在空间中直接剖分两种类型。空间曲面上散乱数据的投影域包括平面域和球面域。直接三角剖分方法研究如何直接将空间曲面上散乱数据点在空间中连接成一个优化的三角网格。

本发明中，给定E^d中k个不相同的点P₁，P₂，P₃，，，，P_k，点集P＝a₁p₁+a₂p₂+a₃p₃+…+a_kp_k(ka∈R，1a≥0，a₁+a₂+a₃+…+a_k＝1)是由p₁，p₂，……，p_k生成的凸集。在给定一个点集的任意子集L，L的凸壳是包含L的最小的子集。给定平面内的顶点的集合{Vi}(i＝1，2，，，n)，用不相交的直线段连接vi和vj，1≤i，j≤n，i≠j，使得n个点的凸壳内每一个区域是一个三角形。

如图4所示的平面点集的一种三角剖分(图5为实现结果)。对顶点集合{Vi}的三角剖分有多种剖分结果都能满足上述定义。其中只有部分结果的三角剖分网格的形态较优，能够满足际应用的需求。三角形尽可能是“等边”的，或边总长度最小，当三角剖分边的总长度减至最小时，则称为最小权三角剖分。

在此基础上，通过对三角网格单独计算面积，累计各三角形面积之和，即可求得曲面的面积。根据海伦公式：

$S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)};$

其中，a、b、c分别为三角形三边的长度值，由坐标点计算距离可得。

本发明中，通过计算机编程，实现以上所有点云的计算，实现饰品表面积自动计算，并且可以批量计算，节省了测试时间。

实施例1

本实施例选用了Creaform 3D Scan便携式扫描仪，该仪器精度达到0.1毫米，测量速度达到550000次/s，具有较高的测量精度和检测速度，比较适合具有体积较小、形态复杂、材质多样等特点的仿真饰品的外观检测，并能够快速、准确地重现物体的三维信息，具有逼真和可再现等特点，可以消除传统的结构光成像存在物理尺寸受限、采集复杂、成本昂贵等缺陷。

为了说明本发明测算的准确性，选择形状较规则的戒指(如图6a和图6b所示)样品，利用本发明和传统的手工测算面积方法分别测算，将测试数据进行比对。

表1：手工测得的戒指大小数据(单位：毫米)

直径	宽度
		16	3

根据表1的数据计算得到该戒指样品的浸泡面积为：

S＝2×(π×16×3)＝301.44mm²

将本发明测试方法及系统用于样品测试过程中，测试步骤如下：

1.将标定记号贴在工作台面上，利用记号点信息，标定出扫描仪内外部参数信息，将空间坐标和设备所采集的数字信号进行换算。即利用仪器对空间点进行测定，对仪器本身进行标定。

2.将戒指测试样品用韧性的钓鱼线悬挂起来，保证样品在空中不旋转，整个过程中与标定记号无相对位移。

3.将Creaform 3D Scan便携式扫描仪对准戒指，在全面扫描后，在存储模块中保存戒指的三维点云坐标系信息。

4.检索判断模块检测到有新坐标信息加入，发送给模型建立模块建立三维模型后，由面积计算模块自动计算出戒指的表面积；

5.最后结果输出模块输出戒指的表面积为303.45毫米²。

本实施例中，由于手工测试过程测量存在误差，且为近似计算，而本发明测算表面积的方法是基于饰品三维构建，由面积计算模块自动计算，计算结果更加精准。

实施例2

本实施例中对更为复杂的项链样品做表面积检测，采用如实施例1一样的测算流程，项链样品实物图如图7所示。

表2：手工测得的实物大小数据(单位：毫米)

项链长度	项链本体宽度	搭扣直径	搭扣厚度	铭牌长度	铭牌宽度
						40	1	5	1	5	3

项链样品比戒指样品复杂，需要进行分解后计算面积。根据项链样品的形状，将其大致分为三个部分：项链本体，近似为长方形；搭扣，近似为圆形环状；铭牌，近似为长方形。根据表2的手工测试数据，得到：

1.项链本体面积：

S₁＝2×(40×1)＝80mm²

2.搭扣面积：

S₂＝2×(π×5×1)＝31.4mm²

3.铭牌面积：

S₃＝2×(5×3)＝30mm²

因此，项链样品的浸泡面积为：

S＝S₁+S₂+S₃＝141.4mm²

将发明测试过程中，不需对项链进行分解，只需将其悬挂，保证项链在空中不旋转，整个过程中与标定记号无相对位移，将Creaform 3D Scan便携式扫描仪对准仿真饰品，在全面扫描后，在电脑中得到目标的三维点云坐标系信息，利用本发明系统进行三维重建和表面积测算，得到项链样品的表面积为155.86毫米²。

实施例1与实施例2选择形状较规则的戒指和项链样品进行测试系统的准确性验证，由测试数据可知，手工测算数据和基于Creaform的仿真饰品外观重建和表面积测算方法得到的数据基本吻合，验证了本发明测试方法及系统具有良好的准确性和可行性。

本发明对于项链样品，由于样品本身表面形状不单一，需要进行分解计算，而且由于形状不是严格规则，尤其是有凹面和凸面的情况，由于人工用游标卡尺和千分尺测量往往不能测量凹凸的面，因此测量比较困难，不仅测量误差较大，而且测量的时间较长，测量一个样品可能需要至少10min，复杂的样品甚至需要30min，且近似计算得到的数据与计算机图像分析技术模拟得到的数据相差9.3％。而使用本项目方法测试时间一般不超过3min，可以节约大量的时间，且数据准确。

实施例3

本实施例选择徽章样品，采用如实施例1一样的测算流程，由于徽章形状不规则，正面表面有突起，利用手工分割计算面积的方法不但费时费力，而且很难得到精确的数据。采用本发明进行表面积测算，首先利用Creaform 3D Scan便携式扫描仪对准该仿真饰品，在全面扫描后，经过三维重建后效果如图8a至图8c所示。

利用本发明面积计算模块进行表面积测算，自动计算得到其表面积为1，364.57毫米²，耗时1分钟45秒，成功地实现了复杂外形饰品的三维重建和表面积自动计算。

本实施例中，徽章样品形状不规则，并且表面存在突起，如果手工计算，只能假定不计算其突起部分，利用手工分割，近似计算其表面积，整个过程费时约12分钟，得到的是徽章样品的近似面积，不能反映其准确结果。

实施例4

本实施例选择手链作为样品测算表面积，采用如实施例1一样的测算流程，手链是一类经常碰到的样品，由于装饰性等因素，手链的外表不单一，外形不规则，利用手工分解计算面积有很大的困难，如图9a和图9b所示的两个手链样品，如果采用手工拆解的方法，图9a手链样品应拆解为四部分——主体环状部分、链状部分、搭扣部分、装饰性圆环部分，每一部分在计算表面积时，都有很大的困难，需要近似估算。而图9b手链样品包含的图案更加无规则，更加难以分解计算，难以得到准确的表面积数据。

采用发明进行表面积测算，将这两个样品进行三维外观重建，利用面积计算模块进行表面积测算，自动计算得到这两个手链样品的表面积分别为1406.72毫米²和486.97毫米²，耗时分别为2分08秒和1分53秒，成功地实现了手链饰品的三维重建和表面积自动计算。

实施例5

本实施例采用项链吊坠作为样品测算表面积，采用如实施例1一样的测算流程，由于项链吊坠具有观赏性的要求，在形状及装饰上也会比较复杂，如图10a至图11b所示。

图10a和图10b中的饰品表面有缺口，背面有凹凸，因此很难手工计算其表面积，而采用本发明进行表面积测算，将其三维外观重建，自动计算得到其表面积为533.26毫米²，耗时2分15秒。

图11a和图11b中的饰品形状不规则，且表面有镂空，手工计算其表面积无法进行分解，只能估算，准确度不能保证，而采用本发明进行表面积测算，将其三维外观重建，自动计算得到其表面积为248.64毫米²，耗时2分37秒。

实施例6

本实施例采用不规则戒指作为样品，采用如实施例1一样的测算流程，如图12所示的戒指样品，戒指主体部分形状不规则，很难进行拆解，手工计算表面积太过复杂。而采用本发明进行表面积测算，将其三维外观重建，自动计算得到其表面积为283.45毫米²，耗时2分44秒。

实施例7

本实施例采用耳钉作为样品，采用如实施例1一样的测算流程，如图13所示的耳钉样品，采用人工计算，很难得到准确的数据，而采用本发明进行表面积测算，经过外观重建，自动计算得到其表面积为77.48毫米²，耗时1分36秒。

本发明应用饰品表面积的测量结果，与人工测量表面积的数据进行比较，利用本发明计算饰品表面积时，可以减少80％左右的工作量，而且计算结果准确、可靠，对于加快检测流程，保障快速通关是极其有效的。对于结构比较复杂、形状不规则的样品，利用测量前所标定的记号点信息，标定出扫描仪内外部参数信息，将空间坐标和扫描仪所采集的数字信号进行有机换算，在标定结束后，将设备对准仿真饰品，在全面扫描后，将会输出仿真饰品的三维点云坐标系信息。整个过程中只要保证扫描到所有点的信息，就可以进行饰品外观重建，利用面积计算模块快速得到饰品的表面积信息。对比手工计算，整个过程便捷、快速、准确度高，尤其是对限量比较严格的人体穿刺饰品，其表面积的计算结果对结果分析极其可靠。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：扫描饰品，采集所述饰品的三维点云坐标系信息；

步骤B：通过所述三维点云坐标系信息对所述饰品进行外观重建，形成三维模型；

步骤C：对所述三维模型进行网格化；

步骤D：计算各网格的面积，并将所述网格的面积累加，得出所述饰品的表面积。

2.如权利要求1所述的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，其特征在于，所述步骤A包括：

步骤A1：标定记号点信息；

步骤A2：利用所述记号点信息标定出扫描仪内外部参数信息；

步骤A3：将空间坐标和所采集的数字信号进行有机换算。

3.如权利要求1所述的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，其特征在于，所述三维点云坐标系信息通过所述饰品像点的高度值Δ求得，所述高度值Δ的公式如下：

式中，d₀为物距；d_i为像距；θ为入射光轴和成像光轴的夹角；为光电探测器受光面与成像物镜光轴的夹角；δ为像点的位移。

4.如权利要求1所述的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，其特征在于，所述步骤C中将所述三维模型划分为三角网格。

5.如权利要求4所述的基于图像分析技术的饰品表面积快速检测方法，其特征在于，所述三角网格中，三角形为等边三角形或三条边长和为最小的三角形。

6.一种采用如权利要求1所述的饰品表面积快速检测方法的检测系统，其特征在于，包括：

扫描仪，用于扫描饰品，生成所述饰品的三维点云坐标系信息；

存储模块，其与所述扫描仪建立连接，用于存储所述三维点云坐标系信息；

检索判断模块，其与所述存储模块建立连接，用于实时搜索所述存储模块中的所述三维点云坐标系信息，并调取需要计算的所述三维点云坐标系信息；

模型建立模块，其与所述检索判断模块建立连接，根据调取的所述三维点云坐标系信息，建立所述饰品的三维模型；

面积计算模块，其分别与所述模型建立模块和所述存储模块建立连接，用于计算出所述三维模型的表面积，并将所述表面积保存至所述存储模块中；

结果输出模块，其与所述存储模块建立连接，用于从所述存储模块中调取并输出所述饰品的表面积数据。

7.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述扫描仪为光栅式三维扫描仪。

8.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述模型建立模块具有对所述三维模型进行补点和平滑处理的功能。

9.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述模型建立模块能同时对多组所述三维点云坐标系信息进行三维建模。