CN111640108B - 一种物体材质确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种物体材质确定方法及装置，在物体材质确定方法中，图像采集装置采集在不同光照情况下的多个图像，根据图像得到待测物体的实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图，然后再根据上述三种贴图生成三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，最终根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。因此，通过建立三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，可以得到准确度更高的物体材质。
Description
技术领域
本申请涉及图像分析领域，具体而言，涉及一种物体材质确定方法及装置。
背景技术
文物是人类在社会活动中遗留下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹，它是人类宝贵的历史文化遗产。因此，对文物的研究是人类对历史研究的一个重要的过程。其中，在对文物研究的过程中，对文物材质的研究显得尤为的重要。通过对文物材质的研究，可以分析文物对应的时间，还可以对文物进行复原等。
现有技术中对文物材质的研究一般采用Lightstage搭建一个灯光球，然后通过对灯光进行编码来获取不同光照环境下的物体表面光照信息，最后在通过算法反算获取物体的表面材质。但是，采用上述方式时，由于搭建的灯光球的灯光太强，导致根据扫描结果得到的文物材质的结果不准确。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种物体材质确定方法及装置，用以解决得到的文物材质的结果不准确的技术问题。
为了实现上述目的，本申请实施例所提供的技术方案如下所示：
第一方面，本申请实施例提供一种物体材质确定方法，包括：获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图；其中，所述实物颜色贴图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物金属度贴图根据多个图像得到，所述多个图像在不同光照情况下采集得到；利用所有的所述实物颜色贴图生成待测物体的三维模型；利用所述三维模型以及所有的所述实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用所述三维模型以及所有的所述实物金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型金属度贴图；根据所述模型粗糙度贴图以及所述模型金属度贴图确定所述待测物体的材质。在上述方案中，图像采集装置采集在不同光照情况下的多个图像，根据图像得到待测物体的实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图，然后再根据上述三种贴图生成三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，最终根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。因此，通过建立三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，可以得到准确度更高的物体材质。
在本申请的可选实施例中，所述获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图，包括：控制机械臂带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像；根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像；根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图。在上述方案中，利用机械臂带动图像采集装置以及照明装置移动，以实现方便快捷的对物体进行图像采集的目的；此外，通过控制偏振片的方向，使得镜面反射或者漫反射的光进入图像采集装置，以采集不同的图像。
在本申请的可选实施例中，在所述控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像之前，所述方法还包括：控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第一图像包括第一原始图像、第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像；所述在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像，包括：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第一原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度的一半、所述第二照明装置为最大亮度、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第二原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度、所述第二照明装置为最大亮度的一半、所述第三照明装置不亮以及所述第四照明装置为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第三原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第四原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第五原始图像。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，所述根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图，包括：将所述第一原始图像、所述第二原始图像、所述第三原始图像、所述第四原始图像以及所述第五原始图像转换为第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图、第四灰度图以及第五灰度图；将转换后的所述第一灰度图、所述第二灰度图、所述第三灰度图以及所述第四灰度图组成新的图作为所述法线图；计算所述法线图上每个像素点与单位法线间的夹角；将所述第五灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物粗糙度贴图；将所述第五原始图像与所述第一原始图像相减得到所述实物颜色贴图。
在本申请的可选实施例中，在所述控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像之前，所述方法还包括：控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第二图像包括第六原始图像；所述在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像，包括：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第六原始图像。
在本申请的可选实施例中，所述根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图，包括：将所述第六原始图像与所述第五原始图像相减后转换为第六灰度图；将所述第六灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物金属度贴图。
第二方面，本申请实施例提供一种物体材质确定装置，包括：获取模块，用于获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图；其中，所述实物颜色贴图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物金属度贴图根据多个图像得到，所述多个图像在不同光照情况下采集得到；第一生成模块，用于利用所有的所述实物颜色贴图生成待测物体的三维模型；第二生成模块，用于利用所述三维模型以及所有的所述实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用所述三维模型以及所有的所述实物金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型金属度贴图；确定模块，用于根据所述模型粗糙度贴图以及所述模型金属度贴图确定所述待测物体的材质。在上述方案中，图像采集装置采集在不同光照情况下的多个图像，根据图像得到待测物体的实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图，然后再根据上述三种贴图生成三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，最终根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。因此，通过建立三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，可以得到准确度更高的物体材质。
在本申请的可选实施例中，所述获取模块具体用于：控制机械臂带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像；根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像；根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图。在上述方案中，利用机械臂带动图像采集装置以及照明装置移动，以实现方便快捷的对物体进行图像采集的目的；此外，通过控制偏振片的方向，使得镜面反射或者漫反射的光进入图像采集装置，以采集不同的图像。
在本申请的可选实施例中，所述装置还包括：第一控制模块，用于控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第一图像包括第一原始图像、第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像；所述获取模块具体用于：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第一原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度的一半、所述第二照明装置为最大亮度、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第二原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度、所述第二照明装置为最大亮度的一半、所述第三照明装置不亮以及所述第四照明装置为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第三原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第四原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第五原始图像。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，所述获取模块具体用于：将所述第一原始图像、所述第二原始图像、所述第三原始图像、所述第四原始图像以及所述第五原始图像转换为第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图、第四灰度图以及第五灰度图；将转换后的所述第一灰度图、所述第二灰度图、所述第三灰度图以及所述第四灰度图组成新的图作为所述法线图；计算所述法线图上每个像素点与单位法线间的夹角；将所述第五灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物粗糙度贴图；将所述第五原始图像与所述第一原始图像相减得到所述实物颜色贴图。
在本申请的可选实施例中，所述装置还包括：第二控制模块，用于控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
在本申请的可选实施例中，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第二图像包括第六原始图像；所述获取模块具体用于：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第六原始图像。
在本申请的可选实施例中，所述获取模块具体用于：将所述第六原始图像与所述第五原始图像相减后转换为第六灰度图；将所述第六灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物金属度贴图。
第三方面，本申请实施例提供一种物体材质确定系统，包括：机械臂；多个照明装置，围绕所述机械臂顶端一圈；图像采集装置，设置在所述机械臂顶端以及设置在多个所述照明装置中间；多个线偏振片，设置在多个所述照明装置前以及所述图像采集装置前，其中，设置在多个所述照明装置前的所述线偏振片的方向相同。
在本申请的可选实施例中，所述系统还包括：电机，与设置在所述图像采集装置前的所述线偏振片连接，用于控制设置在所述图像采集装置前的所述线偏振片转动。
第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面中的物体材质确定方法。
第五方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面中的物体材质确定方法。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种物体材质确定系统的结构框图；
图2为本申请实施例提供的物体材质确定系统100的正面示意图；
图3为本申请实施例提供的物体材质确定系统100的侧面示意图；
图4为本申请实施例提供的一种物体材质确定方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种获取多种类型贴图的过程的流程图；
图6为本申请实施例提供的一种物体材质确定装置的结构框图；
图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种物体材质确定系统的结构框图，该物体材质确定系统100可以包括：机械臂101、多个照明装置102、图像采集装置103以及多个线偏振片104。其中，多个照明装置102围绕机械臂101顶端一圈，图像采集装置103设置在机械臂101顶端以及设置在多个照明装置102中间，多个线偏振片104设置在多个照明装置102前以及图像采集装置103前，其中，设置在多个照明装置102前的线偏振片104的方向相同。
作为一种实施方式，物体材质确定系统100可以包括4个照明装置102。请参照图2以及图3，图2为本申请实施例提供的物体材质确定系统100的正面示意图，图3为本申请实施例提供的物体材质确定系统100的侧面示意图。4个照明装置102布置在机械臂101顶端，绕每个照明装置102间隔90度，整体朝向机械臂101前端0.5米的位置。图像采集装置103设置在机械臂101顶端，放置在照明装置102的中间位置。每个照明装置102前面放置一线偏振片104，4个照明装置102的线偏振片104方向均一致。图像采集装置103前放置一线偏振片104。
进一步的，物体材质确定系统100还可以包括：电机，电机与设置在图像采集装置103前的线偏振片104连接，用于控制设置在图像采集装置103前的线偏振片104转动。
基于上述物体材质确定系统100，本申请实施例还提供一种物体材质确定方法。在该物体材质确定方法中，图像采集装置103采集在不同光照情况下的多个图像，处理器根据图像得到待测物体的实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图，然后再根据上述三种贴图生成三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，最终根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。
其中，处理器可以为图像采集装置103中的处理器，也可以为与图像采集装置103连接的外部处理器，本申请实施例对此不作具体的限定。
作为一种实施方式，本申请实施例提供的物体材质确定可以确定文物的材质，也可以确定其他物体的材质，例如：建筑材料(根据建筑材料的材质确定是否可用于建筑)、工业材料等，本申请实施例对此同样不作具体的限定。
下面对本申请实施例提供的物体材质确定方法进行详细的介绍。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种物体材质确定方法的流程图，该物体材质确定方法可以包括如下步骤：
步骤S401：获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图。
步骤S402：利用所有的实物颜色贴图生成待测物体的三维模型。
步骤S403：利用三维模型以及所有的实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用三维模型以及所有的实物金属度贴图进行贴图计算，生成三维模型表面的模型金属度贴图。
步骤S404：根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。
具体的，处理器获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图的方式有多种，例如：根据图像采集装置在不同光照情况下采集的多个图像处理得到多种类型的贴图、接收图像采集装置或者其他外部设备发送的多种类型的贴图或者从服务器中读取预先存储的多种类型的贴图等，本申请实施例对此不作具体的限定。
其中，机械臂可以根据事先设定好的程序或者工作人员实时输入的控制指令，带动照明装置以及图像采集装置移动到指定的位置和角度，然后保持静止。照明装置也可以根据事先设定好的程序或者工作人员实时输入的控制指令，调节自身光照强度，图像采集装置可以在不同光照强度的情况下采集多个图像。图像采集装置采集完成后，机械臂可以再次带动照明装置以及图像采集装置移动到另一位置，重复照明装置调节自身光照强度、图像采集装置在不同光照强度的情况下采集多个图像的步骤，直至完成各个位置的图像采集。
图像采集装置完成图像采集后，会有很多组实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图。其中，实物颜色贴图表示物体表面的颜色，实物粗糙度贴图表示物体表面的粗糙度，实物金属度贴图表示物体表面的金属度。首先，可以将所有的实物颜色贴图用Realitycapture进行处理生成待测物体的三维模型、三维模型对应的模型颜色贴图以及每个图像对应的图像采集装置的位置。然后，利用Realitycaptur将所有的实物粗糙度贴图进行重新贴图计算，即通过三维重投影将实物粗糙度贴图反向投影到三维模型上，生成三维模型表面的模型粗糙度贴图；同样的，利用Realitycaptur将所有的实物金属度贴图进行重新贴图计算，即通过三维重投影将实物金属度贴图反向投影到三维模型上，生成三维模型表面的模型金属度贴图。
需要说明的是，生成三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图的步骤可以同时进行，也可以先后进行；先后进行时可以先生成三维模型表面的模型粗糙度贴图再生成三维模型表面的模型金属度贴图，也可以先生成三维模型表面的模型金属度贴图再生成三维模型表面的模型粗糙度贴图，本申请实施例对此均不作具体的限定。
在确定三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图之后，便可以根据各种材质的粗糙度特点以及金属度特点，确定待测物体的材质。
在上述方案中，通过建立三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，可以得到准确度更高的物体材质。
进一步的，请参照图5，图5为本申请实施例提供的一种获取多种类型贴图的过程的流程图，其中，上述步骤S401可以包括如下步骤：
步骤S501：控制机械臂带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置。
步骤S502：在图像采集装置前的线偏振片与照明装置前的线偏振片垂直时，控制图像采集装置在不同光照情况下采集多个第一图像。
步骤S503：根据多个第一图像确定预设位置对应的法线图、实物粗糙度贴图以及实物颜色贴图。
步骤S504：在图像采集装置前的线偏振片与照明装置前的线偏振片水平时，控制图像采集装置在不同光照情况下采集多个第二图像。
步骤S505：根据多个第二图像确定预设位置对应的实物金属度贴图。
具体的，作为一种实施方式，在上述步骤S502以及步骤S504之前，均还可以包括如下步骤：
控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。
机械臂在带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置后，电机可以首先控制图像采集装置前的线偏振片与照明装置前的线偏振片垂直，然后照明装置调节自身光照强度，图像采集装置在不同光照强度下采集多个第一图像。
其中，偏振片是用来去除高光的，光通过偏振片后会变成偏振光，偏振光能通过平行于偏振方向的偏振片，但是会被垂直于偏振方向的偏振片过滤，偏振光在物体表面反射时，镜面反射会保持偏振性，但是漫反射的光会消失掉偏振性，因此，可以用偏振片将反射光中的镜面反射光给过滤掉。此时，可以根据多个第一图像确定预设位置对应的法线图、实物粗糙度贴图以及实物颜色贴图。
然后电机可以控制图像采集装置前的线偏振片与照明装置前的线偏振片水平，照明装置调节自身光照强度，图像采集装置在不同光照强度下采集多个第二图像。此时，可以根据多个第二图像确定预设位置对应的实物金属度贴图。
需要说明的是，上述实施例中的第一图像以及第二图像中的“第一”以及“第二”仅仅用于区分两种不同情况下采集到的图像，对图像的采集顺序、大小等不作任何限制。
在上述方案中，利用机械臂带动图像采集装置以及照明装置移动，以实现方便快捷的对物体进行图像采集的目的；此外，通过控制偏振片的方向，使得镜面反射或者漫反射的光进入图像采集装置，以采集不同的图像。
进一步的，假设多个照明装置包括四个照明装置，按顺时针的顺序分别命名为第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；同时，假设多个第一图像包括第一原始图像、第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像共五种不同的图像。此时，上述步骤S502可以包括如下步骤：
第一步，在第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置均不亮时，控制图像采集装置采集第一原始图像。
第二步，在第一照明装置为最大亮度的一半、第二照明装置为最大亮度、第三照明装置为最大亮度的一半以及第四照明装置不亮时，控制图像采集装置采集第二原始图像。
第三步，在第一照明装置为最大亮度、第二照明装置为最大亮度的一半、第三照明装置不亮以及第四照明装置为最大亮度的一半时，控制图像采集装置采集第三原始图像。
第四步，在第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置均为最大亮度的一半时，控制图像采集装置采集第四原始图像。
第五步，在第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置为最大亮度的一半以及第四照明装置均为最大亮度时，控制图像采集装置采集第五原始图像。
需要说明的是，上述第一步至第五步的执行顺序仅为本申请实施例提供的一种顺序，根据预先设定好的程序或者工作人员输入的控制指令不同，上述第一步至第五步的执行顺序可以发生任意的改变。例如：按照采集第二原始图像、第五原始图像、第一原始图像、第四原始图像、第三原始图像的顺序执行，本申请实施例对此不作具体的限定。
此外，上述多个照明装置包括四个照明装置的方案仅为本申请实施例提供的示例，多个照明装置可以为两个、五个、八个等；同时，在不同光照强度下采集的图像数量也不限于五张，可以为三张、七张、八张等。举例来说，多个照明装置可以包括五个照明装置，五个照明装置围绕图像采集装置设置，通过调节五个照明装置的光照强度，分别采集八张图像。
在上述方案中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
进一步的，步骤S503可以包括如下步骤：
第一步，将第一原始图像、所述第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像转换为第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图、第四灰度图以及第五灰度图。
第二步，将转换后的第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图以及第四灰度图组成新的图作为法线图。
第三步，计算法线图上每个像素点与单位法线间的夹角。
第四步，将第五灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到实物粗糙度贴图。
第五步，将第五原始图像与第一原始图像相减得到实物颜色贴图。
具体的，第一原始图像、所述第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像大小一致，在图像任意一位置，假设第一原始图像的灰度图对应的值为v1，第二原始图像的灰度图对应的值为v2，第三原始图像的灰度图对应的值为v3，第四原始图像的灰度图对应的值为v4，则可以构造一个向量值(v2-v1,v3-v1,v4-v1)，该向量为该像素点的法线方向。所有的像素点的向量值可以用一个三通道的图片存储，该图片为即法线图，其中，法线图R通道为m2-m1，G通道为m3-m1，B通道为m4-m1。
然后，可以计算法线图上每个像素点与单位法线之间的夹角θ：
其中，为像素点的向量，为单位法线的向量/>
最后，将第五原始图像装换为灰度图，在每个像素除以tanθ生成实物粗糙度贴图，并将第五原始图像与第一原始图像相减得到实物颜色贴图。其中，实物粗糙度贴图表示物体表面的漫反射属性。
进一步的，假设多个第二图像包括第六原始图像，上述步骤S504可以包括如下步骤：
在第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置为最大亮度的一半以及第四照明装置均为最大亮度时，控制图像采集装置采集第六原始图像。
上述步骤S505可以包括如下步骤：
第一步，将第六原始图像与第五原始图像相减后转换为第六灰度图。
第二步，将第六灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到实物金属度贴图。
具体的，拍摄第五原始图像时，图像采集装置的线偏振片和照明装置的线偏振片垂直，此时只有物体表面的漫反射光线能进入照明装置；拍摄第六原始图像时，图像采集装置的线偏振片和照明装置的线偏振片平行，进入照明装置的光包含物体表面的漫反射光线和镜面反射光线，通过减去第五原始图像可以只得到物体表面的镜面反射光线，因此，可以得到实物金属度贴图。其中，实物金属度贴图表示物体表面的镜面反射属性。
请参照图6，图6为本申请实施例提供的一种物体材质确定装置的结构框图，该物体材质确定装置600包括：获取模块601，用于获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图；其中，所述实物颜色贴图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物金属度贴图根据多个图像得到，所述多个图像在不同光照情况下采集得到；第一生成模块602，用于利用所有的所述实物颜色贴图生成待测物体的三维模型；第二生成模块603，用于利用所述三维模型以及所有的所述实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用所述三维模型以及所有的所述实物金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型金属度贴图；确定模块604，用于根据所述模型粗糙度贴图以及所述模型金属度贴图确定所述待测物体的材质。
在本申请实施例中，图像采集装置采集在不同光照情况下的多个图像，根据图像得到待测物体的实物颜色贴图、实物粗糙度贴图以及实物金属度贴图，然后再根据上述三种贴图生成三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，最终根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。因此，通过建立三维模型以及三维模型表面的模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图，可以得到准确度更高的物体材质。
进一步的，所述获取模块601具体用于：控制机械臂带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像；根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图；在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像；根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图。
在本申请实施例中，利用机械臂带动图像采集装置以及照明装置移动，以实现方便快捷的对物体进行图像采集的目的；此外，通过控制偏振片的方向，使得镜面反射或者漫反射的光进入图像采集装置，以采集不同的图像。
进一步的，所述物体材质确定装置600还包括：第一控制模块，用于控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。
在本申请实施例中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
进一步的，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第一图像包括第一原始图像、第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像；所述获取模块601具体用于：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第一原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度的一半、所述第二照明装置为最大亮度、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第二原始图像；在所述第一照明装置为最大亮度、所述第二照明装置为最大亮度的一半、所述第三照明装置不亮以及所述第四照明装置为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第三原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第四原始图像；在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第五原始图像。
在本申请实施例中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
进一步的，所述获取模块601具体用于：将所述第一原始图像、所述第二原始图像、所述第三原始图像、所述第四原始图像以及所述第五原始图像转换为第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图、第四灰度图以及第五灰度图；将转换后的所述第一灰度图、所述第二灰度图、所述第三灰度图以及所述第四灰度图组成新的图作为所述法线图；计算所述法线图上每个像素点与单位法线间的夹角；将所述第五灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物粗糙度贴图；将所述第五原始图像与所述第一原始图像相减得到所述实物颜色贴图。
进一步的，所述物体材质确定装置600还包括：第二控制模块，用于控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。
在本申请实施例中，通过控制照明装置改变光照强度，以采集不同光照情况下的图像。
进一步的，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；所述多个第二图像包括第六原始图像；所述获取模块601具体用于：在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第六原始图像。
进一步的，所述获取模块601具体用于：将所述第六原始图像与所述第五原始图像相减后转换为第六灰度图；将所述第六灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物金属度贴图。
请参照图7，图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图，该电子设备700包括：至少一个处理器701，至少一个通信接口702，至少一个存储器703和至少一个通信总线704。其中，通信总线704用于实现这些组件直接的连接通信，通信接口702用于与其他节点设备进行信令或数据的通信，存储器703存储有处理器701可执行的机器可读指令。当电子设备700运行时，处理器701与存储器703之间通过通信总线704通信，机器可读指令被处理器701调用时执行上述物体材质确定方法。
例如，本申请实施例的处理器701通过通信总线704从存储器703读取计算机程序并执行该计算机程序可以实现如下方法：步骤S401：获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图。步骤S402：利用所有的实物颜色贴图生成待测物体的三维模型。步骤S403：利用三维模型以及所有的实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用三维模型以及所有的实物金属度贴图进行贴图计算，生成三维模型表面的模型金属度贴图。步骤S404：根据模型粗糙度贴图以及模型金属度贴图确定待测物体的材质。
处理器701可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器701可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中公开的各种方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器703可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
可以理解，图7所示的结构仅为示意，电子设备700还可包括比图7中所示更多或者更少的组件，或者具有与图7所示不同的配置。图7中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。于本申请实施例中，电子设备700可以是，但不限于台式机、笔记本电脑、智能手机、智能穿戴设备、车载设备等实体设备，还可以是虚拟机等虚拟设备。另外，电子设备700也不一定是单台设备，还可以是多台设备的组合，例如服务器集群，等等。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述实施例中物体材质确定方法的步骤，例如包括：获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图；其中，所述实物颜色贴图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物金属度贴图根据多个图像得到，所述多个图像在不同光照情况下采集得到；利用所有的所述实物颜色贴图生成待测物体的三维模型；利用所述三维模型以及所有的所述实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型粗糙度贴图以及利用所述三维模型以及所有的所述实物金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型金属度贴图；根据所述模型粗糙度贴图以及所述模型金属度贴图确定所述待测物体的材质。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种物体材质确定方法，其特征在于，包括：
获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图；其中，所述实物颜色贴图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物金属度贴图根据多个图像得到，所述多个图像在不同光照情况下采集得到；
利用所有的所述实物颜色贴图生成待测物体的三维模型；
利用所述三维模型以及所有的所述实物粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型粗糙度贴图，以及利用所述三维模型以及所有的所述实物金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的模型金属度贴图；
根据所述模型粗糙度贴图以及所述模型金属度贴图确定所述待测物体的材质。
2.根据权利要求1所述的物体材质确定方法，其特征在于，所述获取待测物体的所有实物颜色贴图、所有实物粗糙度贴图以及所有实物金属度贴图，包括：
控制机械臂带动图像采集装置以及多个照明装置运动到预设位置；
在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像；
根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图；
在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像；
根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图。
3.根据权利要求2所述的物体材质确定方法，其特征在于，在所述控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像之前，所述方法还包括：
控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。
4.根据权利要求2或3所述的物体材质确定方法，其特征在于，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；
所述多个第一图像包括第一原始图像、第二原始图像、第三原始图像、第四原始图像以及第五原始图像；
所述在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片垂直时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第一图像，包括：
在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第一原始图像；
在所述第一照明装置为最大亮度的一半、所述第二照明装置为最大亮度、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置不亮时，控制所述图像采集装置采集所述第二原始图像；
在所述第一照明装置为最大亮度、所述第二照明装置为最大亮度的一半、所述第三照明装置不亮以及所述第四照明装置为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第三原始图像；
在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置以及所述第四照明装置均为最大亮度的一半时，控制所述图像采集装置采集所述第四原始图像；
在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第五原始图像。
5.根据权利要求4所述的物体材质确定方法，其特征在于，所述根据多个所述第一图像确定所述预设位置对应的法线图、所述实物粗糙度贴图以及所述实物颜色贴图，包括：
将所述第一原始图像、所述第二原始图像、所述第三原始图像、所述第四原始图像以及所述第五原始图像转换为第一灰度图、第二灰度图、第三灰度图、第四灰度图以及第五灰度图；
将转换后的所述第一灰度图、所述第二灰度图、所述第三灰度图以及所述第四灰度图组成新的图作为所述法线图；
计算所述法线图上每个像素点与单位法线间的夹角；
将所述第五灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物粗糙度贴图；
将所述第五原始图像与所述第一原始图像相减得到所述实物颜色贴图。
6.根据权利要求5所述的物体材质确定方法，其特征在于，在所述控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像之前，所述方法还包括：
控制多个所述照明装置改变光照强度，形成所述不同光照情况。
7.根据权利要求6所述的物体材质确定方法，其特征在于，多个照明装置包括第一照明装置、第二照明装置、第三照明装置以及第四照明装置；
所述多个第二图像包括第六原始图像；
所述在所述图像采集装置前的线偏振片与所述照明装置前的线偏振片水平时，控制所述图像采集装置在所述不同光照情况下采集多个第二图像，包括：
在所述第一照明装置、所述第二照明装置、所述第三照明装置为最大亮度的一半以及所述第四照明装置均为最大亮度时，控制所述图像采集装置采集所述第六原始图像。
8.根据权利要求7所述的物体材质确定方法，其特征在于，所述根据多个所述第二图像确定所述预设位置对应的所述实物金属度贴图，包括：
将所述第六原始图像与所述第五原始图像相减后转换为第六灰度图；
将所述第六灰度图的每个像素除以对应夹角的正切值，得到所述实物金属度贴图。
9.一种物体材质确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测物体的所有颜色贴图、所有粗糙度贴图以及所有金属度贴图；其中，所述颜色贴图、所述粗糙度贴图以及所述金属度贴图根据在不同光照情况下采集到的图像得到；
第一生成模块，用于利用所有的所述颜色贴图生成待测物体的三维模型以及所述三维模型对应的颜色贴图；
第二生成模块，用于利用所有的所述粗糙度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的粗糙度贴图以及利用所有的所述金属度贴图进行贴图计算，生成所述三维模型表面的金属度贴图；
确定模块，用于根据所述三维模型表面的粗糙度贴图以及金属度贴图确定所述待测物体的材质。
10.一种物体材质确定系统，其特征在于，包括：
机械臂；
多个照明装置，围绕所述机械臂顶端一圈；
图像采集装置，设置在所述机械臂顶端以及设置在多个所述照明装置中间；
多个线偏振片，设置在多个所述照明装置前以及所述图像采集装置前，其中，设置在多个所述照明装置前的所述线偏振片的方向相同；
处理器，用于执行如权利要求1-8任一项所述的物体材质确定方法，所述处理器与所述图像采集装置连接或者所述处理器位于所述图像采集装置中。
11.根据权利要求10所述的物体材质确定系统，其特征在于，还包括：
电机，与设置在所述图像采集装置前的所述线偏振片连接，用于控制设置在所述图像采集装置前的所述线偏振片转动。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；
所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1-8任一项所述的物体材质确定方法。
13.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被计算机运行时，使所述计算机执行如权利要求1-8任一项所述的物体材质确定方法。
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