(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211201812.3 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 李中伟　张攀　钟凯　汪勇　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 徐美琳 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 耦合灰度-相位信息的化铣胶膜刻型三维测 量方法及系统 (57)摘要 本发明公开了耦合灰度 ‑相位信息的化铣胶 膜刻型三维测量方法， 属于三维测量领域。 先获 取左右相机的均匀光照灰度图、 光栅图作为初始 数据， 获取校正后的左相机灰度图、 左右相机相 位图、 右相机灰度图到左相机灰度图上的映射灰 度图； 然后以左相机灰度图为基准， 基于灰度梯 度实现初步图像分割， 提取初始轮廓； 再构建外 部能量场、 梯度矢量场， 结合内部能量场构建整 体能量函数， 获取亚像素精度轮廓； 最后基于相 位信息实现轮廓亚像素点立体匹配与三维重建。 相比传统被动双目测量方法， 不仅可以实现油 污、 划痕等干扰下的刻型图案中心线的稳定提 取， 还可克服灰度变化不均匀、 左右相机视角不 一致等因素导 致中心线提取不精准的难题。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115546404 A 2022.12.30 CN 115546404 A 1.一种耦合灰度 ‑相位信息的化 铣胶膜刻型三维测量方法， 其特 征在于， 包括： S1.先获取左右相机的均匀光照灰度图、 光栅灰度图作为初始数据， 然后基于畸变校正 与极线校正获取校正后的左右相 机灰度图、 左右相 机相位图， 再基于相位匹配将右相 机灰 度图映射到左相机； S2.以左相机灰度图为基准， 先基于灰度梯度实现初步图像分割获取化铣刻型图案初 始区域， 然后进行图像膨胀去除空洞， 再基于连通域进行筛选去除不连续、 噪声区域， 最后 提取连通域骨架作为初始轮廓； S3.基于左相机灰度图、 左相机相位图、 右相机灰度图在左相机上的映射图构建外部能 量场， 再基于外部能量场构建梯度矢量场， 结合内部能量场构建整体能量函数， 迭代求解能 量最小化， 获取亚像素精度轮廓； S4.基于相位信息实现轮廓亚像素点 立体匹配与三维重建。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 基于相位匹配将右相机灰度图映射到左相机 具体包括： 遍历左相 机灰度图每一个像素， 依据相位信息在右相 机灰度图上寻找对应匹配 点， 然后根据亚像素坐标进行双线性插值， 获取右相机灰度图上对应灰度值； 最后遍历结 束， 获取右相机灰度图在左相机上的映射图。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 基于左相机灰度图、 左相机相位图、 右相机灰 度图在左相机上的映射图构建外 部能量场EGP ex， 具体为： EGP ex＝ωleftEGP exl+ωrightEGP exr 其中， ωleft与ωright分别为EGP exl与EGP exr的权重， EGP exl表示左相机灰度图上的轮廓曲线 外部能量， EGP exr左相机灰度图轮廓对应的右相机灰度图外 部能量。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述左相机灰度图上的轮廓曲线外部能量具 体为： EGP exl＝ ∫ εleft(X(s))ds＝＝ ∫‑[ωlεl+ωeεe+ωtεt+ωpεp]ds 其中， X(s)表示轮廓二 维坐标点， s为归一化弧长， ωl、 ωe、 ωt、 ωp分别为εl、 εe、 εt、 εp对 应的权重系数； εl表示图像灰度信息， 吸引轮廓到灰度最大的位置， 具体为： εl＝I εt表示灰度图像终点信息， 吸引轮廓到线条端点或角点， 具体表示 为： Is＝Gσ*I 其中下标x,y分别表示x,y方向的导数； εe表示图像二阶灰度梯度幅值信息， 吸引轮廓到二阶灰度梯度幅值最大的位置， 具体 为： εe＝‑|▽||G'σ*I||2||2| εp表示二阶相位梯度信息， 吸引轮廓到 达二阶相位梯度最大的位置， 具体为： εp＝‑||▽||G'σ*P||2||2 其中， I表示灰度图， I s表示采用高斯滤波后的灰度图， Gσ表示高斯核， σ 表示方差， P表示权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115546404 A 2相位图。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述左相机灰度图轮廓对应的右相机灰度图 外部能量具体为： EGP exr＝ ∫ εright(X(s))ds＝ ∫‑[ωlεl+ωeεe+ωtεt]ds 其中， ωl、 ωe、 ωt分别为 εl、 εe、 εt对应的权 重系数。 6.如权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 轮廓曲线内部能量具体为： 其中， α(s)、 β(s)为加权系数； fs、 fss分别为X(s)的一阶导数与二阶导数， 表示轮廓曲线 长度变化 率与曲率向量。 7.如权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 整体能量 函数具体为： EGP(C)＝EGP in+EGP ex 其中， EGP(C)表示轮廓曲线的灰度 ‑相位能量； EGP in表示轮廓曲线内部能量； EGP ex表示轮 廓曲线外部灰度 ‑相位能量； C为轮廓曲线， 定义为X(s)＝(x(s),y(s))的集合， s为归一化弧 长。 8.一种耦合灰度 ‑相位信息的化铣胶膜刻型三维测量系统， 其特征在于， 包括： 计算机 可读存储介质和处 理器； 所述计算机可读存 储介质用于存 储可执行指令； 所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令， 执行权利要求1 至7任一项所述的耦合灰度 ‑相位信息的化 铣胶膜刻型三维测量方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115546404 A 3