[发明专利]一种基于结构光照明显微技术的三维轮廓测量方法

说明书

本发明公开一种基于结构光照明显微技术(Structured Illumination Microscopy，SIM)的三维轮廓测量方法，其具体包括以下步骤：步骤一，利用三维面形测量方法获得被测量物体的三维面型分布点云数据；步骤二，利用结构光照明方法获得被测量物体的二维平面图像；步骤三，对步骤二获得的二维平面图像进行边缘提取处理，得到被测量物体的超分辨边缘轮廓；步骤四，将步骤一得到的三维面型分布点云数据和步骤三得到的物体的边缘轮廓进行融合，获得边缘轮廓准确的三维面型点云图像。本发明将三维面形测量方法与SIM技术相结合，可以准确获得被测物体的三维边缘信息，可有效弥补的当前3D面型测量技术的缺陷。

技术领域

本发明属于图像识别技术领域，具体涉及一种基于结构光照明显微技术的三维轮廓测量方法。

背景技术

随着计算机技术和计算机图形学的快速发展，光学非接触三维轮廓测量方法被深入研究和广泛应用。三维面形测量(即三维物体表面轮廓测量)是获取物体形态特征的一种重要手段，也是记录、比较、复制物体形态特征的基础。三维面形测量技术在机器视觉、自动加工、工业检测、产品质量控制、实物仿形、生物和医学等领域具有重要意义和广阔的应用前景。

传统的三维面形测量的基本方法主要有：（1）飞行时间法；（2）莫尔条纹法；（3）激光三角测量法；（4）傅里叶变换轮廓术；（5）相位测量轮廓术；（6）空间相位检测法等。

在上述方法中，相位测量轮廓术(Phase Measurement Profilometry, PMP)由于速度较快，精度较高，已发展成为用于复杂物体三维面形测量最主要的手段之一。

基于相位法的结构光三维测量技术已经成为目前三维测量的主要趋势。利用结构光可以简单、快速并且精确地对被测物体进行三维测量和重建。然而，该技术仍然存在无法测量有锋利边缘或突变特征物体、测量盲区导致无法完全提取面形数据、测量数据需要人为修补以及多目视觉测量时数据拼接技术不成熟等难题。其中，如何实现对边沿锋利或存在突变物体的精确测量是该技术面临的最大难点之一。利用传统测量方法获得的重构图像，在物体边缘或突变区域往往存在信息缺失，导致获得的三维轮廓边缘失真（如图7（a）所示，边缘凹凸不平），与真实的轮廓边缘（如图7（b）所示，边缘光滑平整）不符，严重限制该技术的应用范围。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于结构光照明显微技术的三维轮廓测量方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于结构光照明显微技术的三维轮廓测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一，利用三维面形测量方法获得被测量物体的三维面型分布点云数据；

步骤二，利用结构光照明方法获得被测量物体的二维平面图像；

步骤三，对步骤二获得的二维平面图像进行图像处理，得到被测量物体的超分辨边缘轮廓；

步骤四，将步骤一得到的三维面型分布点云数据和步骤三得到的物体的边缘轮廓进行融合，获得边缘轮廓准确的三维面型点云图像。

本发明提出一种基于结构光照明显微技术的三维轮廓测量方法，上述的结构光照明方法即为结构光照明荧光显微术（Structured Illumination Microscopy，SIM）。本发明将三维面形测量方法与SIM技术相结合，可以准确获得被测物体的三维边缘信息，有效弥补的当前传统测量方案的技术缺陷。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，在步骤一中，三维面形测量方法可以为以下一种或多种方法：飞行时间法、莫尔条纹法、激光三角测量法、傅立叶变换轮廓法、相位测量轮廓法以及空间相位检测法。