【技術(shù)分享】光度立體技術(shù)：解鎖三維視覺的奧秘

如何通過幾張簡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的鑰匙。它利用物體表面在不同光照下的亮度變化，通過精密的算法分析，重建出物體的三維形狀。這一過程，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細節(jié)。

光度立體技術(shù)原理

光度立體技術(shù)，又稱Photometric Stereo，是一種先進的計算機視覺和三維重建技術(shù)。它通過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物體表面產(chǎn)生不同影響的原理，通過使用多個光源以不同的角度照射物體，并捕獲相應(yīng)的圖像。然后，通過觀察每個像素點在不同光照條件下的亮度變化，可以計算出該像素點的法線方向（垂直于物體表面的方向）。最終，利用整個圖像上的法線信息，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，相機應(yīng)具備良好的成像質(zhì)量，以確保捕獲的圖像能夠準確反映物體表面的光照變化。

光度立體技術(shù)優(yōu)點

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

1、高效的三維重建：光度立體法通過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、增強的對比度：光度立體法能夠產(chǎn)生具有增強對比度和減小表面噪聲的圖像，這對于檢測物體表面的微小變化非常有效。通過改變?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方法具有較高的準確性和可靠性，可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，光度立體對于高反射性、復(fù)雜表面以及凹陷表面等場景展現(xiàn)出獨特的檢測優(yōu)勢。

方殼電池藍膜六面檢

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

華漢偉業(yè)采用多光源、多角度的光照方案，對藍膜表面進行拍攝，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，對采集到的圖像進行預(yù)處理、特征提取和法向量估計。通過比較不同光照下藍膜表面的亮度變化，可以精確計算出每個像素點的表面法向量，進而構(gòu)建出藍膜的三維形貌圖。華漢偉業(yè)結(jié)合AI算法，對藍膜表面的缺陷進行自動識別與定位。無論是微小的劃痕、破損還是氣泡，都能被準確捕捉并標注出來。

軟包電池外觀缺陷檢測

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

華漢偉業(yè)采用多方向（8 個分區(qū)），每個方向可支持多種發(fā)光顏色的分區(qū)光源，分區(qū)點亮，同時獲得不同方向和不同顏色組合的多張圖片。通過對比不同光照條件下的圖像，可以突出顯示表面的微小變化，提高檢測的準確性和效率。

同時，在基于光度立體的檢測中，通過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、準確的缺陷信息，可以實現(xiàn)對低對比度的凹凸缺陷和復(fù)雜背景上的缺陷檢測，提高了產(chǎn)品的合格率。

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

光度立體技術(shù)在工業(yè)檢測中實現(xiàn)了對復(fù)雜零部件的高精度測量，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，同時還在3C電子、汽車三電、半導(dǎo)體等多行業(yè)實現(xiàn)了批量化應(yīng)用部署。

華漢偉業(yè)相關(guān)全自主知識產(chǎn)權(quán)的視覺系統(tǒng)產(chǎn)品攻克深度學習檢測技術(shù)壁壘，從各個維度來分析工業(yè)落地的痛難點問題，解決了傳統(tǒng)檢測算法在效率與精度上的局限，真正幫助制造企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)檢的“多快好省”。