CN112002006A - 一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质，其方法包括：获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；获取多张所述图像的RGB分量值；根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。旨在通过平面扫面建立表面形貌，以判断物体表面是否存在缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
随着科学技术的快速发展，同时带动了制造业的产业升级。不管是生产制造或科学研究都对检测技术提出了更高的要求。而表面形貌测量是检测技术中经常遇见的问题，比如使用探针测量零部件的是否存在凹凸不平，口腔医学中使用测量器测量牙齿的形状是否正常，集成电路使用共焦测量仪测量电路加工是否存在缺陷。因此，表面检测领域吸引了越来越多科研机构展开研究，其中主要分为接触式和非接触式两种，其中由于非接触式大都使用光学检测的方法，不需要接触被测物表面，对于一些表面材质较软容易被探针划伤的材料应用广泛，因而有很多针对非接触测量的研究成果。
激光共聚焦扫描显微镜的轴向精度很大程度上受到机械微位移平台的限制，其测量范围同样受限于机械微位移平台的行程。由于机械位移台运动速度的限制，激光共聚焦扫描显微镜通常需要极其耗时的轴向扫描过程；另外，共聚焦光路视场范围极小，当测量较大形貌时需要做较长时间的横向扫描。激光共聚焦测扫描显微测量系统的测量效率不高。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质，旨在通过平面扫面建立表面形貌，以判断物体表面是否存在缺陷。
本发明第一实施例提供了一种表面形貌的建模方法，包括：
获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
获取多张所述图像的RGB分量值；
根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
优选地，所述根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型具体为：
将所述RGB分量值转换为与波长相关的色调参数H值，
将所述RGB分量值与所述H值线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型。
优选地，所述HSI值中的H值通过如下公式获得：
优选地，所述H值与所述轴向高度呈线性变化。
本发明第二实施例提供了一种表面形貌的建模装置，包括：
图像获取模块，用于获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
RGB分量值获取模块，用于获取多张所述图像的RGB分量值；
HSI值获取模块，用于根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
三维形貌模型建立模块，用于根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
优选地，所述三维形貌模型建立模块具体用于：
将所述RGB分量值转换为与波长相关的色调参数H值，
将所述RGB分量值与所述H值线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型。
优选地，所述HSI值中的H值通过如下公式获得：
优选地，所述H值与所述轴向高度呈线性变化。
本发明第三实施例提供了一种表面形貌的建模设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
本发明第四实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
基于本发明提供的一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质，通过移动图像采集装置采集被测物体表面的多张图像，并获取采集到的图像中的RGB分量值，并根据RGB分量值运算出其对应的HSI值，通过HSI值中的与波长相关的色调参数H值及RGB分量值，线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型，实现通过平面扫描判断物体表面是否存在缺陷。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种表面形貌的建模方法流程示意图；
图2是本发明提供的光源的的轴向色散示意图；
图3是本发明提供的测量的整体结构示意图；
图4是本发明提供的RGB颜色空间与HSI颜色空间结构示意图；
图5是本发明第二实施例提供的一种表面形貌的建模装置结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质，旨在通过平面扫面建立表面形貌，以判断物体表面是否存在缺陷。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种表面形貌的建模方法，包括：
其可由表面形貌的建模设备(以下简称建模设备)来执行，特别的，由配对设备内的一个或者多个处理器来执行，以实现如下步骤：
S101，获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
在本实施例中，建模设备可以是搭载有安卓系统的设备、或者搭载有IOS系统的设备(例如，智能安卓手机、手表、苹果手机或其他智能设备)，所述建模设备配置有摄像头组件，用于采集被测物体表面的图像。
特别地，请参阅图2至图3，在本实施例中，可以通过在智能安卓手机1上配置色散镜头组2，智能安卓手机1的后置LED光源11通过色散镜头组将复色光色散成不同波长光聚焦于不同的轴向高度，在被测面反射回的光通过相机接收，智能安卓手机1可以打开图像采集装置，其可以分为单点采集和多点采集，其中，单点采集每次触发采集一张图像，多点采集需要设置间隔时间和采集数量。当X-Y位移平台作平面移动，对被测区域进行扫描运动，智能安卓手机1可以采集不同区域的信息，系统根据时间间隔不断采集图像直到采样数量达到预设值。采集的所有图像资料保存在智能安卓手机内存上，并按照采样的先后顺序依此编号。
S102，获取多张所述图像的RGB分量值；
在本实施例中，在图像采集结束后，对图像进行处理，可以根据保存的Filepath文件路径找到采集的图像所在的位置，程序遍历文件夹并根据文件后缀名筛选出所有.jpg格式的图像，并按编号顺序读取每张图片，将所有采样图片的绝对内存地址加入ArrayList<String>字符串列表，再循环读取字符串列表中的每个地址，通过图片的绝对地址找到对应的每一张图像，读取图片资源需要利用InputStream输入流，获得bitmap格式的图片以二维矩阵的格式输入，再使用getWidth()和getHeight()函数计算出每张图片像素值的宽和高，每一个像素内都有四个通道分别储存着该像素的RGB信息和光强值，不同RGB值代表不同的颜色，使用嵌套for循环依此使用getPixel(x,y)获得不同位置像素点，再采集图片中每一个像素点的RGB值，将所有像素点的三个通道(即存储RGB信息的通道)数值通过累加分别计算总和，得到每张图片的RGB值。
S103，根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
在本实施例中，可以根据颜色转换公式
S104，根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
在本实施例中，可以确定色调波长和RGB颜色空间的关系，进而确定轴向高度与颜色的映射关系，计算出每张图片对应的相对高度值，将相机采集的颜色信息RGB值转换为与波长相关的色调参数H值，H值通过标定确定的线性方程转换为轴向高度，其中，所述H值与所述轴向高度呈线性变化，进而建立颜色与轴向位置的映射关系。
在本实施例中，可以将多张图像处理的数据集依此导入到HashMap哈希表中，再通过Adapter适配器以Listview列表的形式在程序主界面显示结果。可以通过滚轮滑动可以查看数量超过控件范围大小的数据。同时需要在文件夹中生成Excel数据列表便于下一步三维建模处理，生成Excel需要在程序文件中导入jxl.jar包，在build.gradle里面添加依赖包，例如:implementation group:'net.sourceforge.jexcelapi',name:'jxl',version:'2.6.12'。生成的Excel文件包含RGB及H值的数据，再根据线性回归方程转换成轴向高度。最后，调用NChartPointState控件生成，通过导入Excel文件，在读取文件中的数据后，在屏幕显示器生成三维形貌图像，用于分析所述被测物体的表面状况。
请参阅图5，本发明第二实施例提供了一种表面形貌的建模装置，包括：
图像获取模块201，用于获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
RGB分量值获取模块202，用于获取多张所述图像的RGB分量值；
HSI值获取模块203，用于根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
三维形貌模型建立模块204，用于根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
优选地，所述三维形貌模型建立模块204具体用于：
将所述RGB分量值转换为与波长相关的色调参数H值，
将所述RGB分量值与所述H值线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型。
优选地，所述HSI值中的H值通过如下公式获得：
优选地，所述H值与所述轴向高度呈线性变化。
本发明第三实施例提供了一种表面形貌的建模设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
本发明第四实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
基于本发明提供的一种表面形貌的建模方法、装置、设备及可读存储介质，通过移动图像采集装置采集被测物体表面的多张图像，并获取采集到的图像中的RGB分量值，并根据RGB分量值运算出其对应的HSI值，通过HSI值中的与波长相关的色调参数H值及RGB分量值，线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型，实现通过平面扫描判断物体表面是否存在缺陷。
示例性地，本发明第三实施例和第四实施例中所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现一种表面形貌的建模设备中的执行过程。例如，本发明第二实施例中所述的装置。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，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、分立硬件组件等。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，所述处理器是所述基于一种表面形貌的建模方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述实现对一种表面形貌的建模方法的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现基于一种表面形貌的建模方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(SecureDigital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种表面形貌的建模方法，其特征在于，包括：
获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
获取多张所述图像的RGB分量值；
根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
2.根据权利要求1所述的一种表面形貌的建模方法，其特征在于，所述根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型具体为：
将所述RGB分量值转换为与波长相关的色调参数H值，
将所述RGB分量值与所述H值线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型。
3.根据权利要求2所述的一种表面形貌的建模方法，其特征在于，所述HSI值中的H值通过如下公式获得：
4.根据权利要求3所述的一种表面形貌的建模方法，其特征在于，所述H值与所述轴向高度呈线性变化。
5.一种表面形貌的建模装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取图像采集装置采集到的被测物体表面的多张图像；
RGB分量值获取模块，用于获取多张所述图像的RGB分量值；
HSI值获取模块，用于根据所述RGB分量值，获取所述图像的HSI值；
三维形貌模型建立模块，用于根据所述RGB分量值及HSI值建立所述图像中的三维形貌模型，用于分析所述被测物体的表面状况。
6.根据权利要求5所述的一种表面形貌的建模装置，其特征在于，所述三维形貌模型建立模块具体用于：
将所述RGB分量值转换为与波长相关的色调参数H值，
将所述RGB分量值与所述H值线性回归方程转换成轴向高度，进而生成所述被测物体表面的三维形貌模型。
7.根据权利要求6所述的一种表面形貌的建模装置，其特征在于，所述HSI值中的H值通过如下公式获得：
8.根据权利要求7所述的一种表面形貌的建模装置，其特征在于，所述H值与所述轴向高度呈线性变化。
9.一种表面形貌的建模设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至4任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如权利要求1至4任意一项所述的一种表面形貌的建模方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201127 |