CN108759720A - 光滑表面面型测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光滑表面面型测量方法，涉及表面测量技术领域。本发明解决了面型测量时，测量速度缓慢的技术问题，公开了S1、布置第一显示装置、第二显示装置、分束器、彩色相机，所述第一显示装置显示的散斑图案发出的光穿过分束器后照射在所述待测物的位置与所述第二显示装置显示的散斑图案发出的光经过分束器反射后照射在待测物的位置相同；S2、所述彩色相机拍摄所述待测物，获取所述待测物表面反射形成的图像，并分析所述图像，获取所述图像上的至少一个点；S3、分析图像上获取的每个点所对应的入射点的位置；S4、根据上述所有获取的入射点的位置，得到待测物表面面型。本发明可广泛用于表面测量领域。

Description

光滑表面面型测量方法

技术领域

本发明涉及表面测量技术领域，具体涉及一种光滑表面面型测量方法。

背景技术

精密/超精密加工技术已经成为先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域，零件的超精密加工技术在航空航天、国防、生物医学、通讯、微电子等高科技领域中的应用越来越广泛。在对具有光滑表面的零件进行精密/超精密加工之后，需要对零件的光滑表面的面型进行高精度的测量，以确定加工的零件的光滑表面是否符合规格。

目前，对光滑表面的面型进行高精度测量时，通常采用条纹反射的方法对零件光滑表面面型进行测量，如中国专利基于条纹反射法的反光物体三维形貌测量方法及装置(专利号：ZL201511005509.6)提供了一种对零件光滑表面面型进行高精度测量方法，具体地做法是，首先通过不同颜色的条纹图像光反射到被测零件的光滑表面，然后采集多幅经过零件光滑表面反射的图像，最后通过计算得出零件光滑表面的面型。

采用上述方法进行光滑表面面型测量时，需要采集处理多幅曲面反射的图像进行处理，进而耗费大量的时间处理图像，导致测量速度缓慢。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种光滑面面型测量方法，解决了现有测量方法需要消耗大量时间进行图像处理，导致测量速度缓慢的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种光滑表面面型测量方法，包括以下步骤：

S1、布置第一显示装置、第二显示装置、分束器、彩色相机，所述第一显示装置显示的散斑图案发出的光穿过所述分束器后照射在待测物的位置与所述第二显示装置显示的散斑图案发出的光经过所述分束器反射后照射在所述待测物的位置相同；

S2、所述彩色相机拍摄所述待测物，获取所述待测物表面反射形成的一幅图像，并分析所述图像，获取所述图像上的至少一个点；

S3、分析图像上获取的每个点所对应的入射点的位置；

具体方法为：

依据所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向；

利用数字图像相关方法，对比所述点周围区域的图像与所述第一显示装置显示的散斑图案的图像，分析得出所述第一显示装置上与所述点对应的第一发光点；对比所述点周围区域的图像与所述第二显示装置显示的散斑图案的图像，分析得出所述第二显示装置上与所述点对应的第二发光点；根据所述第一发光点与所述第二发光点确定所述点对应的入射光方向；

根据所述点对应的所述反射光的方向、所述入射光的方向、所述第一发光点位置、所述彩色相机位置、所述第一显示装置位置或者根据所述点对应的所述反射光方向、所述入射光的方向、所述第二发光点位置、所述彩色相机位置、所述第二显示装置位置，获得与所述点所对应的入射点的位置；

S4、根据所有获取的所述入射点的位置，得到所述待测物表面面型。

优选地，步骤S1中所述第一显示装置显示的散斑图案颜色与所述第二显示装置显示的散斑图案颜色分别为三基色中的一种，所述第一显示装置显示的散斑图案的颜色与所述第二显示装置显示的散斑图案的颜色不同。

优选地，步骤S1中所述彩色相机为彩色摄像机，所述彩色相机的两个颜色通道分别与所述第一显示装置及第二显示装置显示的散斑图案颜色对应。

优选地，步骤S1中所述分束器为半反半透镜。

优选地，步骤S1中所述第二显示装置经过所述分束器镜像后成的像与所述第一显示装置平行。

优选地，步骤S3中依据所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向，具体做法为：采用相机标定方法，分析所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向。

优选地，步骤S3中利用数字图像相关方法，对比所述点周围区域的图像与所述第一显示装置显示的散斑图案的图像，分析得出所述第一显示装置上与所述点对应的第一发光点；对比所述点周围区域的图像与所述第二显示装置显示的散斑图案的图像，分析得出所述第二显示装置上与所述点对应的第二发光点；根据所述第一发光点与所述第二发光点确定所述点对应的入射光方向的具体方法为：

获取所述彩色相机拍摄图像上所述点周围区域的彩色图像，并从获取的所述彩色图像中提取与所述第一显示装置显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₁，在所述第一显示装置显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的所述彩色图像大小相同的区域的灰度场I₁＇，计算出互相关系数C₁的值，提取最大的所述C₁值对应的区域为与所述点对应的第一发光区域，根据所述第一发光区域，利用所述第一发光点在所述第一发光区域内的位置与所述点在所获取的所述彩色图像区域内的位置相同，获取所述第一发光点；

获取所述彩色相机拍摄图像上所述点周围区域的彩色图像，并从获取的所述彩色图像中提取与所述第二显示装置显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₂，在所述第二显示装置显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的所述彩色图像大小相同区域的灰度场I₂＇，计算出互相关系数C₂值，提取最大的所述C₂值对应的区域为与所述点对应的第二发光区域，根据所述第二发光区域，利用所述第二发光点在所述第二发光区域内的位置与所述点在所获取的彩色图像区域内的位置相同，获取所述第二发光点；

将所述第二发光点通过所述分束器进行镜像，得到与所述第二发光点对应的镜像点，将所述镜像点与所述第一发光点连接成的直线的方向确定为所述入射光的方向，

其中，C₁的计算公式为：

C₂的计算公式为：

公式中：C₁表示所述彩色图像与所述第一显示装置显示的散斑图案的图像上与所述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₁表示所述彩色图像的与所述第一显示装置显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₁＇表示在所述第一显示装置显示的散斑图案的图像上获取的与所述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，C₂表示所述彩色图像与所述第二显示装置显示的散斑图案的图像上与所述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₂表示所述彩色图像的与所述第二显示装置显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₂＇表示在所述第二显示装置显示的散斑图案的图像上获取的与所述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，mean()表示求灰度场的平均灰度值，∑表示对灰度场所有像素点灰度进行相应运算后求和。

优选地，步骤S3中获得与所述点所对应的入射点的位置，具体方法为:

设定所述第一显示装置中心点为坐标原点，建立坐标系；

根据所述第一发光点的位置及所述坐标原点确定所述第一发光点坐标，根据所述第一发光点的坐标及所述入射光的方向，确定所述入射光所在的入射直线的方程；

根据所述彩色相机光心点位置，确定所述彩色相机光心点位置坐标，根据所述彩色相机光心点位置坐标及所述反射光方向确定所述反射光所在的反射直线的方程；

根据所述入射直线方程与所述反射直线方程，确定所述入射直线与所述反射直线交点坐标，所述交点坐标即为与所述图像上的所述点所对应的所述入射点的位置的坐标。

优选地，步骤S3中获获得与所述点所对应的入射点的位置，具体方法为:

设定所述第二显示装置经过所述分束器镜像之后形成的像的中心点为坐标原点，建立坐标系；

根据所述第二发光点的位置及所述坐标原点确定所述第二发光点坐标，根据所述第二发光点的坐标及所述入射光的方向，确定所述入射光所在的入射直线的方程；

根据所述彩色相机光心点位置，确定所述彩色相机光心点位置坐标，根据所述彩色相机光心点位置坐标及所述反射光方向确定所述反射光所在的反射直线的方程；

根据所述入射光直线方程与所述反射光直线方程，确定所述入射直线与所述反射直线交点坐标，所述交点坐标即为与所述图像上的所述点所对应的所述入射点的位置的坐标。

优选地，步骤S3中将从所述彩色相机获取的彩色图像与第一显示装置或第二显装置上相对应的区域图像对比之前，对所获取的所述彩色图像进行变形，所述变形方法包括放大、缩小、旋转、剪切变形。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种光滑表面面型测量方法。具备以下有益效果：本发明进行面型分析时，通过彩色相机拍摄一幅待测物反射的图像，通过彩色相机确定反射光的方向，通过彩色相机拍摄图像上的点与第一显示装置散斑图案、第二显示装置散斑图案上进行对比，确定入射光的方向，通过图像上的每个点可以计算出相应的入射点位置，通过获取的所有入射点的位置就得到了待测物表面的面型，从上述得出待测物表面的方案可以得出，只需要处理一幅图像就可以确定待测物表面的面型，测量待测物表面面型速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的测量方法流程示意图；

图2为本发明的测量方法装置布置示意图；

图中：1-第一显示装置、2-第二显示装置、3-分束器、4-待测物，5-彩色相机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于表面面型，其表示方式为表面各个点的位置集合，因此只要知道了表面表面各个点的坐标，就确定了表面面型。

基于以上内容，本发明提供了一种光滑表面面型测量方法，包括以下步骤：

S1、布置第一显示装置1、第二显示装置2、分束器3、彩色相机5，上述第一显示装置1显示的散斑图案发出的光穿过上述分束器3后照射在待测物4的位置与上述第二显示装置2显示的散斑图案发出的光经过上述分束器3反射后照射在上述待测物4的位置相同；

S2、上述彩色相机5拍摄上述待测物4，获取上述待测物4表面反射形成的一幅图像，并分析上述图像，获取上述图像上的至少一个点；

S3、分析图像上获取的每个点所对应的入射点的位置；

具体方法为：

依据上述图像上的点，得到上述点对应的反射光的方向；

利用数字图像相关方法，对比上述点周围区域的图像与上述第一显示装置1显示的散斑图案的图像，分析得出上述第一显示装置1上与上述点对应的第一发光点；对比上述点周围区域的图像与上述第二显示装置2显示的散斑图案的图像，分析得出上述第二显示装置2上与上述点对应的第二发光点；根据上述第一发光点与上述第二发光点确定上述点对应的入射光方向；

根据上述点对应的上述反射光的方向、上述入射光的方向、上述第一发光点位置、上述彩色相机5位置、上述第一显示装置1位置或者根据上述点对应的上述反射光方向、上述入射光的方向、上述第二发光点位置、上述彩色相机5位置、上述第二显示装置2位置，获得与上述点所对应的入射点的位置；

S4、根据所有获取的上述入射点的位置，得到上述待测物4表面面型。

其中，数字图像相关方法是通过相机记录待测物体变形前后的数字散斑图，对两个数字散斑图进行相关运算，找到相关系数极值点，进而得到相应的位移或者变形的方法。

上述实施例在分析待测物面型时，通过在上述第一显示装置1与上述第二显示装置2上显示不同颜色的散斑图案，不同颜色的散斑图案发出不同颜色的光照射到上述待测物4表面，上述待测物4表面将光反射进入上述彩色相机5，上述彩色相机5根据上述待测物4表面反射的光拍摄图像，上述彩色相机5通过采集的一幅彩色图像，通过彩色图像中的点可以确定照射在上述点的光线反射光方向，由于上述第一显示装置1与上述第二显示装置2上显示的散斑图案颜色不同，利用数字图像相关方法，可以对比分析得出第一显示装置1与第二显示装置2上与上述点相对应的第一发光点与第二发光点，通过第一发光点与第二发光点可以确定与上述点对应的入射光的方向，通过反射光的方向与入射光的方向及彩色相机5的位置、第一显示装置1的位置与第二显示装置2的位置可以确定入射点的位置，通过图像上的每个点可以计算出相应的入射点位置，通过获取的所有点的入射点位置就得到了待测物表面的面型，从上述得出待测物表面的方案可以得出，只需要处理一幅图像就可以确定待测物表面的面型，测量待测物表面面型速度快。

步骤S1中上述第一显示装置1显示的散斑图案颜色与上述第二显示装置2显示的散斑图案颜色分别为三基色中的一种，上述第一显示装置1显示的散斑图案的颜色与上述第二显示装置2显示的散斑图案的颜色不同。

上述实施例在实施过程中，由于第一显示装置显示的散斑图案颜色与第二显示装置显示的散斑图案颜色均为为三基色，测量准确。

具体实施时，步骤S1中上述彩色相机5为彩色摄像机，上述彩色相机5的两个颜色通道分别与上述第一显示装置1及第二显示装置2显示的散斑图案颜色对应，彩色摄像机两个通道用于分别采集第一显示装置1与第二显示装置2显示的经过待测物反射的散斑图案。

具体实施时，步骤S1中上述分束器3为半反半透镜。

具体实施时，步骤S1中上述第二显示装置2经过上述分束器3镜像后成的像与上述第一显示装置1平行，通过上述设置，可以使上述第二显示装置2上显示的散斑图案发出的光与上述第一显示装置1上显示的散斑图案发出的光，照射在待测物4相同位置更多，一幅图显示的待测物4上的点的位置更多。

具体实施时，步骤S3中依据上述图像上的点，得到上述点对应的反射光的方向，具体做法为：采用相机标定方法，分析上述图像上的点，得到上述点对应的反射光的方向，上述实施例在实施过程中，可以按照以下方法得出上述点对应的反射光的方向，按照上述彩色相机5拍摄的图像为矩形图像进行计算，根据图像与彩色相机5的CCD形状对应，上述CCD的形状也为矩形，根据上述点离矩形图像短边的距离比及上述CCD的短边长度，利用上述点离矩形图像短边的距离比与上述点对应的上述CCD中显像点与上述CCD短边的距离比值相同，获得上述点对应的上述CCD中显像点与上述CCD短边的距离；根据上述点离矩形图像长边的距离比及上述CCD的长边长度，利用上述点离矩形图像长边的距离比与上述点对应的上述CCD中显像点与上述CCD长边的距离比值相同，获取上述点对应的上述CCD中显像点与上述CCD长边的距离，根据上述点对应的上述CCD相机中显像点的位置与彩色相机5光心连接成直线的方向即为反射光的方向，彩色相机光心为相机的固有参数，可以直接确定。

具体实施时，步骤S3中利用数字图像相关方法，对比上述点周围区域的图像与上述第一显示装置1显示的散斑图案的图像，分析得出上述第一显示装置1上与上述点对应的第一发光点；对比上述点周围区域的图像与上述第二显示装置2显示的散斑图案的图像，分析得出上述第二显示装置2上与上述点对应的第二发光点；根据上述第一发光点与上述第二发光点确定上述点对应的入射光方向的具体方法为：

获取上述彩色相机5拍摄图像上上述点周围区域的彩色图像，并从获取的上述彩色图像中提取与上述第一显示装置1显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₁，在上述第一显示装置1显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的上述彩色图像大小相同的区域的灰度场I₁＇，计算出互相关系数C₁的值，提取最大的上述C₁值对应的区域为与上述点对应的第一发光区域，根据上述第一发光区域，利用上述第一发光点在上述第一发光区域内的位置与上述点在所获取的上述彩色图像区域内的位置相同，获取上述第一发光点；

获取上述彩色相机5拍摄图像上上述点周围区域的彩色图像，并从获取的上述彩色图像中提取与上述第二显示装置2显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₂，在上述第二显示装置2显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的上述彩色图像大小相同区域的灰度场I₂＇，计算出互相关系数C₂值，提取最大的上述C₂值对应的区域为与上述点对应的第二发光区域，根据上述第二发光区域，利用上述第二发光点在上述第二发光区域内的位置与上述点在所获取的彩色图像区域内的位置相同，获取上述第二发光点；

将上述第二发光点通过上述分束器3进行镜像，得到与上述第二发光点对应的镜像点，将上述镜像点与上述第一发光点连接成的直线的方向确定为上述入射光的方向，

其中，C₁的计算公式为：

C₂的计算公式为：

公式中：C₁表示上述彩色图像与上述第一显示装置1显示的散斑图案的图像上与上述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₁表示上述彩色图像的与上述第一显示装置1显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₁＇表示在上述第一显示装置1显示的散斑图案的图像上获取的与上述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，C₂表示上述彩色图像与上述第二显示装置2显示的散斑图案的图像上与上述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₂表示上述彩色图像的与上述第二显示装置2显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₂＇表示在上述第二显示装置2显示的散斑图案的图像上获取的与上述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，mean()表示求灰度场的平均灰度值，∑表示对灰度场所有像素点灰度进行相应运算后求和。

上述实施例在进行图像分析时，仅仅需要采集一幅彩色相机的图像就可以测量出来入射点的入射光线方向，处理速度快。

具体实施时，步骤S3中获得与上述点所对应的入射点的位置，具体方法为:

设定上述第一显示装置1中心点为坐标原点，建立坐标系；

将上述第一显示装置中心点O设定为坐标原点，建立直角坐标系，上述坐标系坐标轴的方向可以任意选取，O点的坐标为(0，0，0)，

根据上述第一发光点的位置及上述坐标原点确定上述第一发光点坐标，根据上述第一发光点的坐标及上述入射光的方向，确定上述入射光所在的入射直线的方程；使用坐标A(x1，y1，z1)表示上述第一发光点的位置，使用向量a(x2，y2，z2)表示上述入射光的方向向量，上述第一发光点位置与上述入射光方向从前述实施例可以得出，可以确定入射直线的方程为

根据彩色相机5光心点位置，确定上述彩色相机5光心点位置坐标，根据上述彩色相机5光心点位置坐标及反射光方向确定反射光所在的反射直线的方程，彩色相机光心为彩色相机的固有参数，可以直接确定；使用坐标B(x3，y3，z3)表示彩色相机5光心点坐标，布置完彩色相机5之后就可以知道相机5的位置，就可以确定彩色相机5的光心位置，此为相机的固有参数，使用向量b(x4，y4，z4)表示反射光的方向向量，反射光方向在前述实施例可以得出，反射直线的方程为

根据上述入射直线方程与上述反射直线方程，确定上述入射直线与上述反射直线交点坐标，上述交点坐标即为与上述图像上的上述点所对应的上述入射点的位置的坐标。

经计算得出入射点坐标

上述实施例步骤S3中步骤S3中获得与上述点所对应的入射点的位置，具体方法还有一种变形：设定上述第二显示装置2经过上述分束器3镜像之后形成的像的中心点为坐标原点，建立坐标系；

根据上述第二发光点的位置及上述坐标原点确定上述第二发光点坐标，根据上述第二发光点的坐标及上述入射光的方向，确定上述入射光所在的入射直线的方程；

根据上述彩色相机5光心点位置，确定上述彩色相机5光心点位置坐标，根据上述彩色相机5光心点位置坐标及上述反射光方向确定上述反射光所在的反射直线的方程；

根据上述入射光直线方程与上述反射光直线方程，确定上述入射直线与上述反射直线交点坐标，上述交点坐标即为与上述图像上的上述点所对应的上述入射点的位置的坐标。

具体实施时，步骤S3中将从上述彩色相机5获取的彩色图像与第一显示装置1或第二显装置2上相对应的区域图像对比之前，对所获取的上述彩色图像进行变形，上述变形方法包括放大、缩小、旋转、剪切变形，在实施过程中，首先对获取的上述彩色图像进行变形，得到变形之后的彩色图像，然后从上述第一显示装置1或上述第二显示装置2提取与变形之后的彩色大小相同的区域，与变形之后的彩色图像进行对比，其中：放大是指对图像进行放大、缩小是指对图像进行缩小、旋转是指图像绕中心点旋转、剪切变形是指图像两个相邻边由垂直状态变形为不垂直，

上述实施例可以在与第一显示装置1、第二显示装置2上的图像进行对比之前，对获取的区域图像进行变形，保证了与散斑图案对比的准确性。

综上所述：

1、本发明进行面型分析时，通过彩色相机拍摄一幅待测物反射的图像，通过彩色相机确定反射光的方向，通过彩色相机拍摄图像上的点与第一显示装置散斑图案、第二显示装置散斑图案上进行对比，确定入射光的方向，通过图像上的每个点可以计算出相应的入射点坐标，通过获取的所有入射点的坐标就得到了待测物表面的面型，从上述得出待测物表面的方案可以得出，只需要处理一幅图像就可以确定待测物表面的面型，测量待测物表面面型速度快。

2、本发明可以在与第一显示装置、第二显示装置上的图像进行对比之前，对获取的区域图像进行变形，保证了与散斑图案对比的准确性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、布置第一显示装置(1)、第二显示装置(2)、分束器(3)、彩色相机(5)，所述第一显示装置(1)显示的散斑图案发出的光穿过所述分束器(3)后照射在待测物(4)的位置与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案发出的光经过所述分束器(3)反射后照射在所述待测物(4)的位置相同；

S2、所述彩色相机(5)拍摄所述待测物(4)，获取所述待测物(4)表面反射形成的一幅图像，并分析所述图像，获取所述图像上的至少一个点；

S3、分析图像上获取的每个点所对应的入射点的位置；

具体方法为：

依据所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向；

利用数字图像相关方法，对比所述点周围区域的图像与所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的图像，分析得出所述第一显示装置(1)上与所述点对应的第一发光点；对比所述点周围区域的图像与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的图像，分析得出所述第二显示装置(2)上与所述点对应的第二发光点；根据所述第一发光点与所述第二发光点确定所述点对应的入射光方向；

根据所述点对应的所述反射光的方向、所述入射光的方向、所述第一发光点位置、所述彩色相机(5)位置、所述第一显示装置(1)位置或者根据所述点对应的所述反射光方向、所述入射光的方向、所述第二发光点位置、所述彩色相机(5)位置、所述第二显示装置(2)位置，获得与所述点所对应的入射点的位置；

S4、根据所有获取的所述入射点的位置，得到所述待测物(4)表面面型。

2.如权利要求1所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S1中所述第一显示装置(1)显示的散斑图案颜色与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案颜色分别为三基色中的一种，所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的颜色与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的颜色不同。

3.如权利要求1所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S1中所述彩色相机(5)为彩色摄像机，所述彩色相机(5)的两个颜色通道分别与所述第一显示装置(1)及第二显示装置(2)显示的散斑图案颜色对应。

4.如权利要求1所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S1中所述分束器(3)为半反半透镜。

5.如权利要求1所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S1中所述第二显示装置(2)经过所述分束器(3)镜像后成的像与所述第一显示装置(1)平行。

6.如权利要求1所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S3中依据所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向，具体做法为：采用相机标定方法，分析所述图像上的点，得到所述点对应的反射光的方向。

7.如权利要求1-6任一所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S3中利用数字图像相关方法，对比所述点周围区域的图像与所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的图像，分析得出所述第一显示装置(1)上与所述点对应的第一发光点；对比所述点周围区域的图像与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的图像，分析得出所述第二显示装置(2)上与所述点对应的第二发光点；根据所述第一发光点与所述第二发光点确定所述点对应的入射光方向的具体方法为：

获取所述彩色相机(5)拍摄图像上所述点周围区域的彩色图像，并从获取的所述彩色图像中提取与所述第一显示装置(1)显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₁，在所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的所述彩色图像大小相同的区域的灰度场I₁＇，计算出互相关系数C₁的值，提取最大的所述C₁值对应的区域为与所述点对应的第一发光区域，根据所述第一发光区域，利用所述第一发光点在所述第一发光区域内的位置与所述点在所获取的所述彩色图像区域内的位置相同，获取所述第一发光点；

获取所述彩色相机(5)拍摄图像上所述点周围区域的彩色图像，并从获取的所述彩色图像中提取与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场I₂，在所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的图像上获取所有与所获取的所述彩色图像大小相同区域的灰度场I₂＇，计算出互相关系数C₂值，提取最大的所述C₂值对应的区域为与所述点对应的第二发光区域，根据所述第二发光区域，利用所述第二发光点在所述第二发光区域内的位置与所述点在所获取的彩色图像区域内的位置相同，获取所述第二发光点；

将所述第二发光点通过所述分束器(3)进行镜像，得到与所述第二发光点对应的镜像点，将所述镜像点与所述第一发光点连接成的直线的方向确定为所述入射光的方向，

其中，C₁的计算公式为：

C₂的计算公式为：

公式中：C₁表示所述彩色图像与所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的图像上与所述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₁表示所述彩色图像的与所述第一显示装置(1)显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₁＇表示在所述第一显示装置(1)显示的散斑图案的图像上获取的与所述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，C₂表示所述彩色图像与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的图像上与所述彩色图像大小相同的区域的图像的互相关系数，I₂表示所述彩色图像的与所述第二显示装置(2)显示的散斑图案颜色相同的颜色的灰度场，I₂＇表示在所述第二显示装置(2)显示的散斑图案的图像上获取的与所述彩色图像大小相同的区域的图像的灰度场，mean()表示求灰度场的平均灰度值，∑表示对灰度场所有像素点灰度进行相应运算后求和。

8.如权利要求7所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S3中获得与所述点所对应的入射点的位置，具体方法为:

设定所述第一显示装置(1)中心点为坐标原点，建立坐标系；

根据所述第一发光点的位置及所述坐标原点确定所述第一发光点坐标，根据所述第一发光点的坐标及所述入射光的方向，确定所述入射光所在的入射直线的方程；

根据所述彩色相机(5)光心点位置，确定所述彩色相机(5)光心点位置坐标，根据所述彩色相机(5)光心点位置坐标及所述反射光方向确定所述反射光所在的反射直线的方程；

根据所述入射直线方程与所述反射直线方程，确定所述入射直线与所述反射直线交点坐标，所述交点坐标即为与所述图像上的所述点所对应的所述入射点的位置的坐标。

9.如权利要求7所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S3中获得与所述点所对应的入射点的位置，具体方法为:

设定所述第二显示装置(2)经过所述分束器(3)镜像之后形成的像的中心点为坐标原点，建立坐标系；

根据所述第二发光点的位置及所述坐标原点确定所述第二发光点坐标，根据所述第二发光点的坐标及所述入射光的方向，确定所述入射光所在的入射直线的方程；

根据所述彩色相机(5)光心点位置，确定所述彩色相机(5)光心点位置坐标，根据所述彩色相机(5)光心点位置坐标及所述反射光方向确定所述反射光所在的反射直线的方程；

根据所述入射光直线方程与所述反射光直线方程，确定所述入射直线与所述反射直线交点坐标，所述交点坐标即为与所述图像上的所述点所对应的所述入射点的位置的坐标。

10.如权利要求7所述的一种光滑表面面型测量方法，其特征在于，步骤S3中将从所述彩色相机(5)获取的彩色图像与第一显示装置(1)或第二显装置(2)上相对应的区域图像对比之前，对所获取的所述彩色图像进行变形，所述变形方法包括放大、缩小、旋转、剪切变形。