【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学设备，具体是一种测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法。
技术介绍
1、国内的工业自动化水平不断提高，基于机器视觉技术的工业产品形貌检测需求日益旺盛。传统的机器视觉技术主要针对平面二维成像，其利用计算机图形处理算法实现对物体纹理、形状、色彩等诸多参数的快速检测，已被广泛应用于工业自动化检测的各个领域。然而，传统的二维视觉检测技术只能结合二维图像和经验算法来估计出物体的三维形状信息，检测精度低，易出现一些由于拍摄角度和光照问题产生的误判，因此并不适用于三维形貌信息检测。
2、为解决上述问题，三维机器视觉技术被提出并被广泛应用于工业检测。其中，激光线扫三维检测相机的应用最为广泛，其通过探测相机获取被物体调制后的线性激光图像来解算物体上各点的高度值，并由此得出物体的三维信息，该技术的扫描精度高，但检测速度较慢，严重影响工作效率。与激光线扫三维检测相机工作原理不同，光场三维相机利用微镜阵列对测量光的光场进行解析，然后利用图像空间频谱原理反演物体三维形貌，该技术的算法复杂度高，执行效率低，严重影响工业检测的实时性。此外，激光线扫三维检测相机和光场三维相机受成像机理的影响，对被测物体的表面质量有着非常高的要求，无法满足不同物体的三维成像需求。
3、在工业实践中，通常需要同时获取物体的表面纹理信息和三维形貌信息。传统的二维机器视觉技术仅能获取物体表面的纹理信息，且所获取的表面纹理信息在成像离焦的情况下会出现模糊的情况。已出现的三维机器视觉技术可以对物体的三维信息进行采集，但是损失了物体的表面纹
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一种测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法，3.5d相机包括一体化底座，一体化底座上沿光入射的方向依次安装有物镜、筒镜和图像传感器，其中，物镜设置在物镜平移台，物镜平移台与一体化底座滑动连接。
4、3.5d相机的测量方法包括如下步骤：
5、s1.3.5d相机的物镜置于初始位置，待测物体置于3.5d相机视场范围内，调节照明亮度和3.5d相机的曝光参数，使待测物体全貌可初步被3.5d相机捕捉。
6、s2.3.5d相机的物镜通过物镜平移台的带动而沿光轴方向移动，每隔一定距离对待测物体的各个特征区域进行扫描，进而改变图像传感器感光面所对应的物平面，随着物镜沿光轴方向移动，依次利用图像传感器记录不同物平面所对应的图像。
7、基于这种物镜移动扫描的工作方式，3.5d相机实现了两种功能：
8、第一种是快速自动对焦功能，该功能实现了对待测物体某个指定区域的快速对焦。
9、第二种是测量功能，该功能实现了融合待测物体纹理信息和三维形貌信息的同步检测；测量功能包括如下步骤：1)根据检测需求设置物镜扫描的起止位置和图像传感器的拍摄间隔；2)物镜通过物镜平移台的带动而沿光轴方向移动到起始位置；3)物镜自起始位置出发，根据拍摄间隔对待测物体的各个特征区域进行扫描，进而改变图像传感器感光面所对应的物平面，随着物镜沿光轴方向移动，依次利用图像传感器记录不同物平面所对应的图像，并在终止位置停止运动和拍摄；4)对于不同位置获取的图像和位置信息，最终通过纹理信息及三维形貌信息处理算法对物体进行纹理信息和三维形貌信息的计算。
10、进一步地，3.5d相机中，一体化底座上安装有驱动电机，驱动电机的输出端连接有丝杠，物镜平移台安装在丝杠上。
11、进一步地，3.5d相机中，图像传感器采用灰度或彩色图像传感器。
12、进一步地，3.5d相机的测量方法中，步骤s1中，调节照明亮度是指调节对待测物体进行主动照明的亮度，进而提高图像的采集效果，对待测物体进行主动照明的方法包括：1)环形照明：在物镜上安装环形光源；2)同轴照明：在物镜和筒镜的中间加入一个分光镜，并在分光镜的反射方向上加入同轴照明系统。
13、进一步地，3.5d相机的测量方法中，步骤s2中，3.5d相机实时读取物镜的移动距离，物镜每移动单位步长，就触发图像传感器执行一次拍摄，且在每次拍摄后，都会对图像与物镜位置进行配对，并通过显著度评价函数对各个高度上的图像进行实时评价。
14、进一步地，3.5d相机的测量方法中，快速自动对焦功能包括如下步骤：
15、1)在图像传感器的实时对焦窗口中选取需要对焦的位置(x0，y0)。
16、2)通过物镜平移台将物镜移动到初始位置，然后沿着指定方向进行扫描移动，同时图像传感器按时间间隔采集该时刻物镜所对应物平面的图像信息。
17、3)每次图像传感器采集得到图像信息后，快速的对图像在位置(x0，y0)处的信息进行处理后得到该位置处的显著度评价函数值fsal(·)，将显著度评价函数值fsal(·)和物镜平移台所处的位置信息z一起存储下来。
18、4)根据不同位置z处的显著度评价函数值fsal(·)，快速得到显著度评价函数值fsal(·)极值位置所对应的位置z0，该位置即为物镜在指定(x0，y0)位置处对焦时的位置值。
19、5)快速将物镜通过物镜平移台移动到z0位置，完成系统对位置(x0，y0)的快速对焦。
20、6)在z0位置附近设置初始位置和终止位置，提高物镜平移台的移动分辨率，对z0位置附近的图像信息进行更精细的扫描，然后重复步骤4)，即实现了更高精度的对焦。
21、进一步地，3.5d相机的测量方法中，显著度评价函数通过如下方式实现：
22、1)基于信息统计的对于大小为m×n的图像f(x,y)，灰度方差函数variance的表达式为：
23、
24、其中，μ是图像灰度值的均值：
25、
26、2)基于频域信息的
27、对于大小为m×n的图像f(x,y)，空间频率函数sf的表达式为：
28、
29、其中，rf和cf分别是行频率和列频率：
30、
31、
32、3)基于空域的对于大小为n×n的窗口大小，修正拉普拉斯和函数sml的表达式为：
33、
34、其中，t是判别阈值，n是窗口大小，为修正拉普拉斯算子ml的离散近似表达式：
35、
36、进一步地，3.5d相机的测量方法中，步骤s2中，对于测量功能中的纹理信息的处理方法如下：
37、1)设图像的尺寸为h×w，通过特征空间变换函数ftrans(·)，对图像进行特征分解；对物镜等间隔扫描得到的原始图像序列中的每一张图in，其中进行多尺度分解，分解为分别包含不同频率分量的子图像其中n＝1,2,...,n为图像序号，c∈[2,c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：3.5D相机包括一体化底座，一体化底座上沿光入射的方向依次安装有物镜、筒镜和图像传感器，其中，物镜设置在物镜平移台，物镜平移台与一体化底座滑动连接；
2.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：一体化底座上安装有驱动电机，驱动电机的输出端连接有丝杠，物镜平移台安装在丝杠上。
3.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：图像传感器采用灰度或彩色图像传感器。
4.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：步骤S1中，调节照明亮度是指调节对待测物体进行主动照明的亮度，进而提高图像的采集效果，对待测物体进行主动照明的方法包括：1)环形照明：在物镜上安装环形光源；2)同轴照明：在物镜和筒镜的中间加入一个分光镜，并在分光镜的反射方向上加入同轴照明系统。
5.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：步骤S2中，3.5D相机实
6.根据权利要求5所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于，快速自动对焦功能包括如下步骤：
7.根据权利要求5或6所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于，显著度评价函数通过如下方式实现：
8.根据权利要求7所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：步骤S2中，对于测量功能中的纹理信息的处理方法如下：
9.根据权利要求8所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5D相机的测量方法，其特征在于：步骤S2中，对于测量功能中的三维形貌信息的处理方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法，其特征在于：3.5d相机包括一体化底座，一体化底座上沿光入射的方向依次安装有物镜、筒镜和图像传感器，其中，物镜设置在物镜平移台，物镜平移台与一体化底座滑动连接；
2.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法，其特征在于：一体化底座上安装有驱动电机，驱动电机的输出端连接有丝杠，物镜平移台安装在丝杠上。
3.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法，其特征在于：图像传感器采用灰度或彩色图像传感器。
4.根据权利要求1所述的测量物体纹理及三维形貌的3.5d相机的测量方法，其特征在于：步骤s1中，调节照明亮度是指调节对待测物体进行主动照明的亮度，进而提高图像的采集效果，对待测物体进行主动照明的方法包括：1)环形照明：在物镜上安装环形光源；2)同轴照明：在物镜和筒镜的中间加入一个分光镜，并在分光镜的反射方向上加入同轴照明系...
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