【技術(shù)分享】光度立體技術(shù)：解鎖三維視覺(jué)的奧秘

如何通過(guò)幾張簡(jiǎn)單的照片就能還原物體的三維世界？

光度立體技術(shù)，正是那把解鎖立體視覺(jué)的鑰匙。它利用物體表面在不同光照下的亮度變化，通過(guò)精密的算法分析，重建出物體的三維形狀。這一過(guò)程，就像給物體穿上了一層數(shù)字化的“外衣”，讓我們能更深入地探索其每一個(gè)細(xì)節(jié)。

光度立體技術(shù)原理

光度立體技術(shù)，又稱(chēng)Photometric Stereo，是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和三維重建技術(shù)。它通過(guò)捕捉物體在不同光照條件下的圖像，分析圖像中的亮度變化來(lái)重建物體的三維形狀。

光度立體技術(shù)基于光照在不同角度下對(duì)物體表面產(chǎn)生不同影響的原理，通過(guò)使用多個(gè)光源以不同的角度照射物體，并捕獲相應(yīng)的圖像。然后，通過(guò)觀察每個(gè)像素點(diǎn)在不同光照條件下的亮度變化，可以計(jì)算出該像素點(diǎn)的法線方向（垂直于物體表面的方向）。最終，利用整個(gè)圖像上的法線信息，可以重建出物體表面的三維形狀。

該技術(shù)對(duì)光源的要求并不特殊，關(guān)鍵在于光源需從不同角度均勻照射物體。同時(shí)，相機(jī)應(yīng)具備良好的成像質(zhì)量，以確保捕獲的圖像能夠準(zhǔn)確反映物體表面的光照變化。

光度立體技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

在解決立體視覺(jué)問(wèn)題上，它不僅能夠提升圖像的深度感知，還能顯著增強(qiáng)圖像質(zhì)量，讓模糊變得清晰，讓隱蔽的缺陷無(wú)所遁形。

1、高效的三維重建：光度立體法通過(guò)拍攝多張不同光照條件下的圖像，利用物體表面反射光線的性質(zhì)，來(lái)重建物體的三維形狀。這種方法相較于傳統(tǒng)的三維重建算法，具有更高的效率和靈活性。

2、增強(qiáng)的對(duì)比度：光度立體法能夠產(chǎn)生具有增強(qiáng)對(duì)比度和減小表面噪聲的圖像，這對(duì)于檢測(cè)物體表面的微小變化非常有效。通過(guò)改變?nèi)肷湔彰鞣较?，光度立體法能夠分離表面反射率與基礎(chǔ)表面形狀，從而更清晰地展現(xiàn)物體的三維特征。

光度立體技術(shù)應(yīng)用

基于光度立體的缺陷檢測(cè)方法具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，光度立體對(duì)于高反射性、復(fù)雜表面以及凹陷表面等場(chǎng)景展現(xiàn)出獨(dú)特的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)。

方殼電池藍(lán)膜六面檢

藍(lán)膜作為動(dòng)力電池的關(guān)鍵絕緣材料，其厚度極薄，在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)劃痕、破損、褶皺及微小氣泡等缺陷。同時(shí)，藍(lán)膜的高反光特性使得許多缺陷特征不明顯，傳統(tǒng)算法難以準(zhǔn)確捕捉。

華漢偉業(yè)采用多光源、多角度的光照方案，對(duì)藍(lán)膜表面進(jìn)行拍攝，獲取多張包含不同光照信息的圖像。這些圖像能夠充分反映藍(lán)膜表面的三維形貌和光照變化。

利用光度立體技術(shù)的核心算法，對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和法向量估計(jì)。通過(guò)比較不同光照下藍(lán)膜表面的亮度變化，可以精確計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)的表面法向量，進(jìn)而構(gòu)建出藍(lán)膜的三維形貌圖。華漢偉業(yè)結(jié)合AI算法，對(duì)藍(lán)膜表面的缺陷進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與定位。無(wú)論是微小的劃痕、破損還是氣泡，都能被準(zhǔn)確捕捉并標(biāo)注出來(lái)。

軟包電池外觀缺陷檢測(cè)

軟包電池外殼材料質(zhì)地較軟，易受損傷，生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生劃痕、褶皺、凹點(diǎn)等外觀瑕疵。而且電池顏色不一、銀色鋁塑膜反光嚴(yán)重、黑色表面吸光嚴(yán)重等特性增加了檢測(cè)難度。

華漢偉業(yè)采用多方向（8 個(gè)分區(qū)），每個(gè)方向可支持多種發(fā)光顏色的分區(qū)光源，分區(qū)點(diǎn)亮，同時(shí)獲得不同方向和不同顏色組合的多張圖片。通過(guò)對(duì)比不同光照條件下的圖像，可以突出顯示表面的微小變化，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。

同時(shí)，在基于光度立體的檢測(cè)中，通過(guò)自研的圖像融合算法，可生成形狀、紋理圖片等多種融合圖像，消除反光、陰影和環(huán)境光的影響，提取出更加清晰、準(zhǔn)確的缺陷信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低對(duì)比度的凹凸缺陷和復(fù)雜背景上的缺陷檢測(cè)，提高了產(chǎn)品的合格率。

從上述兩個(gè)案例中，可以看出光度立體技術(shù)通過(guò)拍攝多張（至少三張）不同光照方向的圖像，分析圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度變化，進(jìn)而計(jì)算出該像素點(diǎn)表面的法向量，通過(guò)與華漢自研AI算法的深度結(jié)合，有效地克服傳統(tǒng)視覺(jué)技術(shù)中的深度信息缺失問(wèn)題，通常用于不受被測(cè)物表面顏色干擾的情況下，將其表面3D結(jié)構(gòu)凸顯出來(lái)，或用于消除被測(cè)物表面的強(qiáng)反光干擾等，從而實(shí)現(xiàn)從二維到三維的跨越。

光度立體技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜零部件的高精度測(cè)量，華漢偉業(yè)不僅將其應(yīng)用于鋰電行業(yè)的工藝質(zhì)檢上，同時(shí)還在3C電子、汽車(chē)三電、半導(dǎo)體等多行業(yè)實(shí)現(xiàn)了批量化應(yīng)用部署。

華漢偉業(yè)相關(guān)全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的視覺(jué)系統(tǒng)產(chǎn)品攻克深度學(xué)習(xí)檢測(cè)技術(shù)壁壘，從各個(gè)維度來(lái)分析工業(yè)落地的痛難點(diǎn)問(wèn)題，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)算法在效率與精度上的局限，真正幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢的“多快好省”。