基于数字图像法的物体表面形貌的测量方法

摘要

本发明公开了一种基于数字图像法的物体表面形貌的测量方法，包括离焦距离-聚焦评价函数曲线标定和物体表面三维形貌重建两大步骤，其中离焦距离-聚焦评价函数曲线标定是在每张照片的同一X、Y坐标的像素点周围取相同大小的区域，计算这些区域的聚焦评价函数值，并和图像序列中每张照片的离焦距离对应起来，得出离焦距离-聚焦评价函数值曲线。物体表面三维形貌重建是在物体前方任意位置处仅拍一张照片，在该照片的各像素点周围选取一个区域，计算该区域聚焦评价函数值，并和标定曲线对应，当函数值处于有效范围段内，得到该区域聚焦评价函数值对应的距离值，该距离值和聚焦评价函数最大值对应的横坐标距离值的距离差就是该像素点高度值。

主权项

一种基于数字图像法的物体表面形貌的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1、离焦距离‑聚焦评价函数曲线标定1.1、任意选择一种表面形貌起伏较大的物体，先在被测物体表面喷上一层均匀的白漆，然后在其表面均匀喷涂上三种不同颜色致密的小斑点，使得三种颜色斑点能够均匀覆盖整个被测物体表面；1.2、调整照相机Z轴位置，获取被测物体表面图像序列，使整个图像序列覆盖物体在显微镜中的全部Z轴方向信息；1.3、选择一种聚焦评价函数作为清晰度的指标，聚焦评价函数的选取应满足无偏性、单峰性、灵敏度高、信噪比高和计算量小的要求；1.4、在每张照片的同一X、Y坐标的像素点周围取相同大小的一个子区，子区边界对称于像素点，计算这些子区的聚焦评价函数值，将所计算的聚焦评价函数值和图像序列中每张照片的离焦距离对应起来，画出离焦距离‑聚焦评价函数值曲线作为标定曲线，其中，在聚焦最大值两边变化较快的部分为有效范围段，该有效范围段是焦距的函数；步骤2、物体表面三维形貌重建2.1、在需要重建表面三维形貌的物体前方任意位置处拍一张照片；2.2、在该张照片的各像素点周围选取一个子区，子区边界对称于像素点，计算该子区聚焦评价函数值，将所计算的聚焦评价函数值和步骤1.4中的标定曲线对应，当所计算的聚焦评价函数值处于有效范围段内，得到该子区聚焦评价函数值对应的距离值，在事先确定出过焦和欠焦的情况下，该距离值和标定曲线中的聚焦评价函数最大值对应的横坐标距离值的距离差就是该像素点高度值；2.3、将每个像素点的高度值确定以后，组合起来就得到了物体表面三维形貌图。