26、形状描述与运动分析技术详解

形状描述与运动分析技术详解

1. 形状分析基础

在形状分析中，对于给定的测量亮度对，在二次电子（SE）和背散射电子（BSE）图像中，都可以由一组 p、q 值的轨迹生成。通过计算测量亮度对与表面 z(x, y) 法线向量的差异，可表示为：
[d_i(x, y) = \left\langle\left(\frac{\partial z}{\partial x}, \frac{\partial z}{\partial y}\right), (p_i, q_i)\right\rangle]
假设图中两条曲线相交于 m 个点（m 是 x、y 的函数），可以定义一个目标函数：
[E = \left(\sum_{x,y} \sum_{i=1}^{m(x,y)} (d_i(x, y))^{-1}\right)^{-1} + \lambda R]
其中 R 是一个正则化项，如分段线性。

当表面不是完全反射时，情况会有所不同。例如在红外波段，从表面测量到的功率是反射能量和由于表面温度产生的发射能量（即所谓的“黑体辐射”）的组合。

如果将广义圆柱体（GCs）与明暗恢复形状方法相结合，可以提高 GC 模型的功能。

2. 结构光照明

结构光照明的关键在于通过控制照明，可以消除立体视觉问题中的一个或多个未知量。以机器人视觉中的一个应用为例，机器人需要从架子上拾取闪亮的金属涡轮叶片并放入机器进行进一步加工。为了定位叶片，通过圆柱透镜投射水平狭缝光到场景中。

如果图像中没有叶片，激光的光条纹在图像中会形成一条水平线。叶片的存在会导致光条纹垂直平移，垂直位移的行数与产生角度 φ 的角度差成正比。已知两个角度和相