RU2013101791A - Получение пространственных топографических изображений следов от инструмента с использованием нелинейного фотометрического стереоспособа - Google Patents

Abstract

1. Способ определения пространственной топографии Z(x,y) зеркальной поверхности объекта, характеризующийся тем, что:освещают поверхность объекта последовательно из нескольких локализованных осевых позиций;для каждого последовательного освещения поверхности объекта получают по меньшей мере одно изображение поверхности объекта с использованием датчика, который ориентирован по существу перпендикулярно общей плоскости поверхности объекта, в результате чего формируют набор изображений энергетической яркости с одним и тем же полем обзора (FOV);используют изображения энергетической яркости для получения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем чтобы определить поле N(x,y) векторов нормалей к поверхности; иопределяют пространственную топографию Z(x,y) с использованием поля N(x,y) векторов нормалей к поверхности.2. Способ по п.1, в котором дополнительно калибруют контрольную плоскость и заменяют контрольную плоскость указанным объектом до последовательного освещения поверхности объекта.3. Способ по п.2, в котором на этапе калибровки контрольной плоскости:располагают контрольную поверхность в поле обзора датчика на фокусном расстоянии от датчика;освещают контрольную поверхность последовательно из указанных нескольких локализованных осевых направлений;формируют по меньшей мере одно калибровочное изображение энергетической яркости при каждом последовательном освещении;вычисляют набор характеристических значений C(x,y) для калибровочных изображений энергетических яркостей;определяют максимальное характеристическое значение;нормируют набор характери

Claims (20)

1. Способ определения пространственной топографии Z(x,y) зеркальной поверхности объекта, характеризующийся тем, что:

освещают поверхность объекта последовательно из нескольких локализованных осевых позиций;

для каждого последовательного освещения поверхности объекта получают по меньшей мере одно изображение поверхности объекта с использованием датчика, который ориентирован по существу перпендикулярно общей плоскости поверхности объекта, в результате чего формируют набор изображений энергетической яркости с одним и тем же полем обзора (FOV);

используют изображения энергетической яркости для получения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем чтобы определить поле N(x,y) векторов нормалей к поверхности; и

определяют пространственную топографию Z(x,y) с использованием поля N(x,y) векторов нормалей к поверхности.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно калибруют контрольную плоскость и заменяют контрольную плоскость указанным объектом до последовательного освещения поверхности объекта.

3. Способ по п.2, в котором на этапе калибровки контрольной плоскости:

располагают контрольную поверхность в поле обзора датчика на фокусном расстоянии от датчика;

освещают контрольную поверхность последовательно из указанных нескольких локализованных осевых направлений;

формируют по меньшей мере одно калибровочное изображение энергетической яркости при каждом последовательном освещении;

вычисляют набор характеристических значений C_i(x,y) для калибровочных изображений энергетических яркостей;

определяют максимальное характеристическое значение;

нормируют набор характеристических значений указанным максимальным значением для получения набора нормированных характеристик M_i; и

получают набор калибровочных карт из изображений, обратных к указанным калибровочным изображениям, деленным на нормированные характеристики M_i; при этом калиброванные изображения для источника i получают путем умножения полученного изображения на i-ю калибровочную карту.

4. Способ по п.1, в котором дополнительно используют поле N(x,y) векторов нормалей к поверхности для просмотра объекта с устройством рендеринга.

5. Способ по п.1, в котором при последовательном освещении поверхности объекта используют Q физических источников света и последовательность из Р поворотов объекта или физических источников света вокруг оси датчика, с тем чтобы получить К локализованных осевых направлений, где К>Q.

6. Способ по п.1, в котором при получении по меньшей мере одного изображения:

определяют набор из М различных значений времени аккумулирования заряда фотокамеры;

получают одно изображение с каждым из указанных определенных значений времени аккумулирования заряда, при этом получают М изображений;

вычисляют маску достоверности для каждого изображения; и

вычисляют составное изображение, глубина цвета которого больше глубины цвета полученного изображения, и вычисляют составную маску достоверности, при этом используют одно изображение, полученное для каждого значения времени аккумулирования заряда, и соответствующие маски достоверности.

7. Способ по п.6, в котором при вычислении маски достоверности для каждого изображения:

устанавливают высокий порог ТН интенсивности и устанавливают низкий порог TL интенсивности; и

устанавливают значение Mask(x,y) для каждого пиксела в одном изображении в виде функции от ТН и TL.

8. Способ по п.6, в котором при вычислении составного изображения и составной маски достоверности:

получают набор из М интенсивностей I_i(x,y) пикселов из М изображений;

получают М значений Mask_i(x,y) масок достоверности из масок достоверности для каждого изображения;

вычисляют временное значения для интенсивности составного изображения; и

вычисляют составное изображение с большой глубиной цвета и соответствующую составную маску достоверности.

9. Способ по п.1, в котором на этапе использования изображений энергетической яркости для решения системы нелинейных уравнений: решают для каждого пиксела из изображений энергетической яркости систему уравнений, связывающих полученную или калиброванную энергетическую яркость I_i для i-го изображения с суммой диффузного члена и зеркального члена, которая зависит от локальной нормали к поверхности, направления освещения и/или направления просмотра.

10. Способ по п.1, в котором дополнительно: удаляют из наборов изображений энергетической яркости эффекты многократных отражений от зеркальной поверхности объекта.

11. Система определения пространственной топографии Z(x,y) зеркальной поверхности объекта, содержащая:

датчик для получения плоских изображений энергетических яркостей, при этом ось датчика по существу перпендикулярна общей плоскости объекта;

набор из К эффективных источников света, расположенных в нескольких локализованных осевых направлениях; и

считываемый компьютером носитель информации, на котором хранится программный код и в результате выполнения которого процессором:

К эффективных источников света освещают поверхность объекта последовательно из указанных нескольких локализованных осевых направлений;

датчик получает по меньшей мере одно изображение поверхности объекта при каждом последовательном освещении поверхности объекта, в результате получают набор изображений энергетической яркости с одним и тем же полем обзора (FOV);

используют изображения энергетической яркости для получения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем чтобы определить поле N(x,y) векторов нормалей к поверхности; и

определяют пространственную топографию Z(x,y) с использованием поля N(x,y) векторов нормалей к поверхности.

12. Система по п.11, в которой считываемый компьютером носитель информации дополнительно содержит программный код, исполняемый процессором для калибровки контрольной плоскости.

13. Система по п.12, в которой программный код для калибровки контрольной плоскости содержит программный код, при исполнении которого:

К эффективных источников света освещают контрольную поверхность последовательно из нескольких локализованных осевых направлений;

датчики получают по меньшей мере одно калибровочное изображение энергетической яркости при каждом последовательном освещении;

вычисляют набор характеристических значений C_i(x,y) для калибровочных изображений энергетических яркостей;

определяют максимальное характеристическое значение;

нормируют набор характеристических значений максимальным значением для получения набора нормированных характеристик M_i; и

получают набор калибровочных карт из изображений, обратных калибровочным изображениям, деленным на нормированные характеристики M_i; при этом калиброванные изображения для источника i получают путем умножения полученного изображения на i-ю калибровочную карту.

14. Система по п.11, в которой К эффективных источников света содержат Q физических источников света, установленных с возможностью поворота в положения, соответствующие указанным нескольким локализованным осевым направлениям.

15. Система по п.11, дополнительно содержащая стойку для поворота объекта в несколько локализованных осевых направлений для соответствия с указанными несколькими локализованными осевыми направлениями для К эффективных источников света.

16. Система по п.11, в которой К эффективных источников света разделены на несколько подсистем с различными углами наклона.

17. Система по п.11, в которой программный код для использования изображений энергетической яркости для решения системы нелинейных уравнений содержит программный код для решения, для каждого пиксела из изображений энергетической яркости системы уравнений, связывающих полученную или калиброванную энергетическую яркость I_i для i-го изображения с суммой диффузного члена и зеркального члена, которая зависит от локальной нормали к поверхности, направления освещения и/или направления просмотра.

18. Система по п.11, в которой программный код для использования изображений энергетической яркости для получения и решения множества систем нелинейных уравнений также содержит программный код для удаления эффектов многократных отражений на зеркальной поверхности объекта.

19. Считываемый компьютером носитель информации, характеризующийся тем, что содержит:

программный код модуля управления светом, исполняемый процессором, в результате чего К эффективных источников света последовательно освещают поверхность объекта из нескольких локализованных осевых направлений;

программный код модуля управления датчиком, исполняемый процессором, в результате чего датчик получает по меньшей мере одно изображение поверхности объекта при каждом последовательном освещении поверхности объекта, вследствие чего получают набор изображений энергетической яркости с одним и тем же полем обзора (FOV); и

программный код модуля получения топографии, исполняемый процессором, в результате чего получают и решают множество систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, для определения поля N(x,y) векторов нормалей к поверхности и пространственной топографии Z(x,y) с использованием указанного поля N(x,y) векторов нормалей к поверхности.

20. Считываемый компьютером носитель информации по п.19, в котором программный код модуля получения топографии дополнительно содержит программный код для удаления эффектов многократных отражений на зеркальной поверхности объекта.