Three-dimensional reconstruction for parallel chromatic confocal measurement system based on regionprops function

Yali ZHANG; Qing YU; Fang CHENG; Chong WANG; Yin WANG

doi:10.37188/OPE.20223001.0045

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Three-dimensional reconstruction for parallel chromatic confocal measurement system based on regionprops function

Modern Applied Optics | 更新时间：2022-02-15

- Three-dimensional reconstruction for parallel chromatic confocal measurement system based on regionprops function
- Optics and Precision Engineering Vol. 30, Issue 1, Pages: 45-55(2022)
- 作者机构：
  
  华侨大学机电及自动化学院，福建厦门 361021
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20223001.0045
  CLC： TH742
- Received：26 April 2021，
  
  Revised：13 May 2021，
  
  Published：15 January 2022
- 稿件说明：
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张雅丽,余卿,程方等.基于regionprops函数的并行彩色共聚焦测量系统的三维重构[J].光学精密工程,2022,30(01):45-55.

ZHANG Yali,YU Qing,CHENG Fang,et al.Three-dimensional reconstruction for parallel chromatic confocal measurement system based on regionprops function[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(01):45-55.
张雅丽,余卿,程方等.基于regionprops函数的并行彩色共聚焦测量系统的三维重构[J].光学精密工程,2022,30(01):45-55. DOI： 10.37188/OPE.20223001.0045.

ZHANG Yali,YU Qing,CHENG Fang,et al.Three-dimensional reconstruction for parallel chromatic confocal measurement system based on regionprops function[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(01):45-55. DOI： 10.37188/OPE.20223001.0045.

摘要

针对并行彩色共聚焦测量系统在进行三维重构时质心识别效果差，处理效率低等问题，提出一种高效率、高精度的三维重构方法。该方法首先对三维重构实验得到的所有图像进行目标提取和图像拼接，得到待处理的拼接图像，通过MATLAB的regionprops函数和形态学处理提取拼接后各个被测点的质心及质心连通区域，并利用颜色转换算法进行相应的“

值-高度”转换，最后，比较并结合插值拟合算法实现了物体表面三维形貌的重构。为了验证该算法的可行性，针对一元硬币的“N”字和“E”字进行处理。实验结果表明，该系统的轴向测量范围为80 μm，测量精度可达到微米级别。该算法可以快速有效地实现物体表面三维形貌的还原，相较于传统方法，处理效率提高5~6倍。

Abstract

To solve the problems of poor centroid recognition and low processing efficiency in 3D reconstruction of parallel chromatic confocal measurement systems， a high efficiency and high precision 3D reconstruction method was proposed in this paper. In this algorithm， target extraction and image splicing were performed on all the experimental images to obtain spliced images. In addition， using the regionprops function in MATLAB， the centroid and its connected area of each measured point were extracted， and the

-value and height relationship was constructed with the color conversion algorithm method. Finally， the interpolation fitting algorithm was used to reconstruct the 3D surface topography of the object. To verify the feasibility of the algorithm， the letter “N” and “E” on a one-yuan coin was measured in the author’s self-built parallel chromatic confocal system. The experimental results show that the axial measuring range of the system is 80 μm. Therefore， the measurement accuracy can reach the micron level， and this algorithm can quickly and effectively reconstruct the 3D surface topography of the sample. Compared with the conventional method， the processing efficiency is 5-6 times higher.

关键词

Keywords

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