本发明属于非接触结构三维重建的，涉及一种窝孔建模方法。
背景技术：
1、近年来，随着视觉传感技术和图像处理技术的快速发展，视觉测量技术已经日渐成熟，并逐步成为一种相对流行的非接触测量方法。相对于接触式测量，机器视觉具有非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点，这是传统检测方式无法相比的。
2、机器视觉技术因其非接触、高精度、高效率而广泛应用在各行各业，早期的机器视觉测量主要基于二维技术，虽然可以实现窝孔部分尺寸测量，但却无法对窝孔最关键的窝深进行测量，而三维检测却可以弥补二维检测的不足，可以测量窝孔的所有尺寸。从二维图像到三维深度的恢复一直研究的热点，相比于二维图像，三维图像更能够立体的复原窝孔的三维形貌。
3、但是，现有的窝孔三维视觉重建技术，如激光扫描法、结构光法等，都具有一定局限性，激光扫描方式精度低，易受高反光表面影响，丢失表面三维信息，适用于大场景三维创建；结构光法在投影遇到曲率较大或者带孔(陡坡)表面，透射的条纹不易被检测到，也会丢失表面三维信息；本发明同时克服以上缺点，相比较结构光法，本发明陡坡角度达到80°也可以恢复三维重建，相比于激光扫描法，本发明对表面反光要求较低，重建精度更高，适用于微观形貌三维重建。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种窝孔建模方法，基于深度扫描的方式对窝孔进行非接触的三维扫描重建，能够方便快捷、鲁棒的生成高精度的窝孔三维模型，并且能够保证生成的窝孔三维模型的建模精度。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种窝孔建模方法，利用三维运动检测系统实现，包括以下步骤：
4、步骤1、采用三维运动检测系统沿从上至下的方向对待测样品上的窝孔进行不同成像深度的扫描，得到若干扫描图像；
5、步骤2、对步骤1中采集的扫描图像进行畸变校正和亮度补偿；
6、步骤3、针对扫描图像中的像素点解算其最佳平面位置和最佳深度值，利用最佳平面位置、最佳深度值得到当前像素点的最佳坐标；
7、步骤4、将最佳坐标结合像素的颜色信息生成三维点云数据，利用三维点云数据生成网格化文件，进一步利用网格化文件重建窝孔的三维模型。
8、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3包括：
9、步骤3.1、以扫描图像上范围区域内所有像素点的像素值之和作为索引，解算最佳平面位置，所述最佳平面位置使得范围区域内所有像素点的像素值之间的绝对差值之和最小；
10、步骤3.2、查找扫描图像通过最佳平面位置的焦点，通过焦点解算最佳深度值；
11、步骤3.3、基于最佳平面位置与最佳深度值，利用三维运动检测系统的内参矩阵与外参矩阵解算像素点的最佳坐标。
12、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3中解算最佳平面位置的步骤具体为：
13、步骤3.11、选取任一扫描图像作为参考图像，其余扫描图像作为变换图像，选取参考图像上的任意一个像素点作为像素中心，以像素中心为参考建立累积窗口；
14、步骤3.12、基于像素中心的坐标以及任一变化图像所在平面的位置描述参数，建立代价函数；
15、步骤3.13、通过代价函数累积参考图像、变换图像上位于窗口范围内所有像素的像素值的绝对差值；
16、步骤3.14、求解代价函数取值最小时对应的像素中心的坐标以及像素中心所在平面的位置描述参数，进而解算最佳平面位置。
17、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3.12中的代价函数具体为：
18、
19、其中：c9x,y,∏k)表示代价函数；x表像素中心的x坐标；y表示像素中心的y坐标；∏k表示第k个变化图像所在的位置描述参数；n表示扫描图像的数量；k表示第k个变化图像所在的平面；i表示累积窗口的宽度坐标；j表示累积窗口的长度坐标；w表示累积窗口的范围；iref表示参考图像在累积窗口内的像素值；表示参考图像与第k个变换图像之间的增益比；表示第k个变换图像在累积窗口内的像素值。
20、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3.14中求解最佳平面位置的公式如下：
21、∏(x,y)＝argminc(x,y,∏k)；
22、其中：∏(x,y)表示基于最小化函数；argminc(x,y,∏k)表示代价函数c(x,y,∏k)取值最小时对应的x,y,∏k的值。
23、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤3.3中解算最佳深度值的公式为：
24、
25、其中：zm(x,y)表示像素中心的最佳深度值；kref表示三维运动检测系统的校准矩阵；nm表示像素中心所在平面的法线；dm表示像素中心所在的最佳平面位置。
26、为了更好地实现本发明，进一步的，所述亮度补偿具体包括以下步骤：
27、步骤a1、对扫描图像的灰度范围进行归一化处理，使得扫描图像的灰度范围从0-255归一化为0-1；
28、步骤a2、计算归一化后的扫描图像的直方图函数，利用直方图函数完成扫描图像在不同的灰度分级数下的图像映射；
29、步骤a3、将映射后得到的图像的灰度值范围从0-1扩大至0-255。
30、为了更好地实现本发明，进一步的，所述直方图函数为：
31、
32、其中：d表示扫描图像中像素数量；i表示扫描图像的像素行坐标；j表示扫描图像中像素的列坐标；u(i，j)表示行坐标为i、列坐标为j的像素的值；f(t)表示直方图函数；t表示函数自变量。
33、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
34、本发明基于深度扫描的方式对窝孔进行三维扫描，实现对窝孔进行非接触高精度三维重建，能够方便快捷、鲁棒的生成高精度的窝孔三维模型，适用于不同类型的窝孔，通用性、实用性强，并且保证了窝孔三维建模的精度。
1.一种窝孔建模方法，利用三维运动检测系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3.根据权利要求2所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述步骤3中解算最佳平面位置的步骤具体为：
4.根据权利要求3所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述步骤3.12中的代价函数具体为：
5.根据权利要求4所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述步骤3.14中求解最佳平面位置的公式如下：
6.根据权利要求5所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述步骤3.3中解算最佳深度值的公式为：
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，根据权利要求1所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述亮度补偿具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种窝孔建模方法，其特征在于，所述直方图函数为：
