基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法技术

本发明专利技术涉及基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，属于材料测试和分析技术领域。该方法利用线结构光获取待检测古琴各表面的目标三维图像；计算点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到点云中各点的第一离散指标；然后构建目标三维图像对应的点云的三角网；根据三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到点云中各点的第二离散指标；根据各点的第一离散指标和第二离散指标，对目标三维图像对应的点云中的各点进行筛选，得到目标三维图像对应的点云中的各目标点；根据各目标点的坐标，构建得到各目标点对应的特征向量；根据特征向量，判断待检测古琴各表面是否出现破损。本发明专利技术能可靠的对古琴表面材料破损进行检测识别。识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法


[0001]本专利技术涉及材料测试和分析
，具体涉及基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法。

技术介绍

[0002]古琴是一种古老的中国传统乐器，是由一块呈较长的瓦弧形面板和一块梯形地板组成，而古琴在生产过程中或者使用过程中可能会由于外力导致古琴表面出现异常现象，进而可能会影响古琴的音色、音质等，例如古琴表面出现破损现象。
[0003]现有的古琴表面材料破损或者表面异常检测识别的方法一般是基于人工的方式，这种基于人工的方式一般是依靠制琴师或者使用者通过音律调试和型质观测得到的，这种检测方法受人工主观影响较大、检测效率也较低，检测的准确率也无法保证，并且难以检测出一些细小的破损或异常，因此基于人工对古琴表面材料破损进行检测识别的可靠性较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，用于解决现有方法不能可靠的对古琴表面材料破损进行检测识别的问题，所采用的技术方案具体如下：第一方面，本专利技术一个实施例提供了一种基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法包括以下步骤：获取待检测古琴各表面的目标三维图像；将所述各表面对应的目标三维图像转化为点云，得到所述目标三维图像对应的点云；对所述点云进行三维曲面的拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标；构建所述点云的三角网；根据所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第二离散指标；根据所述各点的第一离散指标和所述各点的第二离散指标，对所述目标三维图像对应的点云中的各点进行筛选，得到所述目标三维图像对应的点云中的各目标点；根据所述各目标点的坐标，构建得到所述各目标点对应的特征向量；根据所述特征向量，判断待检测古琴各表面是否出现破损。
[0005]有益效果：本专利技术利用线结构光获取待检测古琴各表面的目标三维图像；对各表面对应的目标三维图像对应的点云进行三维曲面的拟合，得到各表面对应的目标三维图像的拟合曲面；之后计算各表面对应的目标三维图像对应的点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到各表面对应的目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标；然后构建各表面对应的目标三维图像对应的点云的三角网；根据三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到各表面对应的目标三维图像对应的点云中各点的第二离散指标；再然后根据各
表面对应的目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标和第二离散指标，对各表面对应的目标三维图像对应的点云中的各点进行筛选，得到各表面对应的目标三维图像对应的点云中的各目标点；最后根据各目标点的坐标，构建得到各目标点对应的特征向量；根据所述特征向量，判断待检测古琴各表面是否出现破损。本专利技术对古琴表面破损进行检测的效率和准确率都较高，并且也是一种智能化和自动化较高的检测识别方法。
[0006]优选的，对所述点云进行三维曲面的拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标的方法，包括：利用最小二乘法对所述目标三维图像对应的点云进行拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应曲面的最短距离；将所述最短距离记为所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标。
[0007]优选的，构建所述点云的三角网；根据所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第二离散指标的方法，包括：利用球枢轴算法构建所述目标三维图像对应的点云的三角网；获取所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形的面积；对于所述目标三维图像对应的点云中的任一点:获取以该点为公共顶点的各三角形的面积和，根据以该点为公共顶点的各三角形的面积和，得到该点的第二离散指标。
[0008]优选的，根据如下公式计算该点的第二离散指标：其中，为该点的第二离散指标，为以该点为公共顶点的各三角形的面积和。
[0009]优选的，根据所述各点的第一离散指标和所述各点的第二离散指标，对所述目标三维图像对应的点云中的各点进行筛选，得到所述目标三维图像对应的点云中的各目标点的方法，包括：对所述目标三维图像对应的点云进行网格划分，得到所述目标三维图像对应的各网格中的各点；对于所述目标三维图像对应的任一网格中的各点：获取该网格的中心位置，计算该网格中的各点到对应中心位置的距离，选取距离最小的点为中心点；将该网格中的中心点以外的其它点记为该网格中的各特征点；计算该网格中的各特征点到对应中心点的距离，并按照从小到大的顺序排列，得到该网格对应的距离序列；根据该网格对应的距离序列，得到该网格中的各特征点的次序；计算该网格中相邻次序两个特征点之间深度值差值的平方；根据该网格中相邻次序两个特征点之间深度值差值的平方，得到该网格中各特征点的第三离散指标；根据该网格中各特征点的第一离散指标、第二离散指标和第三离散指标，得到该网格的重要程度；判断该网格的重要程度是否大于预设阈值，若是，将该网格中的各点记为目标点；否则，将该网格中的中心点记为目标点。
[0010]优选的，根据如下公式计算该网格的重要程度：其中，为该网格的重要程度，为该网格中特征点的数量，为该网格中第j个特征点的第一离散指标，为该网格中第j个特征点的第二离散指标，为该网格中第j个特征点的第三离散指标，为第一离散指标的权重，为第二离散指标的权重，为第三离散指标的权重。
[0011]优选的，根据所述各目标点的坐标，构建得到所述各目标点对应的特征向量；根据所述特征向量，判断待检测古琴各表面是否出现破损的方法，包括：对于所述目标三维图像对应的点云中的任一目标点：获取该目标点的三维坐标；将该目标点的三维坐标分别在三个平面上进行投影，分别得到该目标点在三个面的投影坐标；之后对该目标点在三个面的投影坐标进行傅里叶变换，得到该目标点对应的三个傅里叶描述子；根据该目标点对应的三个傅里叶描述子，构建得到该目标点对应的特征向量；获取标准古琴对应的该目标点的标准特征向量；计算该目标点对应的特征向量与对应标准特征向量之间的余弦相似度；判断所述余弦相似度是否小于预设相似度阈值，若是，则判定该目标点对应的待检测古琴表面区域存在破损的可能性较大，否则，则判定该目标点对应的待检测古琴表面区域存在破损的可能性较小。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0013]图1为本专利技术一种基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法的流程图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取待检测古琴各表面的目标三维图像；将所述各表面对应的目标三维图像转化为点云，得到所述目标三维图像对应的点云；对所述点云进行三维曲面的拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标；构建所述点云的三角网；根据所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第二离散指标；根据所述各点的第一离散指标和所述各点的第二离散指标，对所述目标三维图像对应的点云中的各点进行筛选，得到所述目标三维图像对应的点云中的各目标点；根据所述各目标点的坐标，构建得到所述各目标点对应的特征向量；根据所述特征向量，判断待检测古琴各表面是否出现破损。2.如权利要求1所述的基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，其特征在于，所述对所述点云进行三维曲面的拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应拟合曲面的距离，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标的方法，包括：利用最小二乘法对所述目标三维图像对应的点云进行拟合，得到所述目标三维图像对应的拟合曲面；计算所述目标三维图像对应的点云中的各点到对应曲面的最短距离；将所述最短距离记为所述目标三维图像对应的点云中各点的第一离散指标。3.如权利要求1所述的基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，其特征在于，所述构建所述点云的三角网；根据所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形面积，得到所述目标三维图像对应的点云中各点的第二离散指标的方法，包括：利用球枢轴算法构建所述目标三维图像对应的点云的三角网；获取所述三角网中以各点为公共顶点的各三角形的面积；对于所述目标三维图像对应的点云中的任一点:获取以该点为公共顶点的各三角形的面积和，根据以该点为公共顶点的各三角形的面积和，得到该点的第二离散指标。4.如权利要求3所述的基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，其特征在于，根据如下公式计算该点的第二离散指标：其中，为该点的第二离散指标，为以该点为公共顶点的各三角形的面积和。5.如权利要求1所述的基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法，其特征在于，所述根据所述各点的第一离散指标和所述各点的第二离散指标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊立群，薛磊，吴开平，熊颖，
申请(专利权)人：扬州金韵乐器御工坊有限公司，
类型：发明
国别省市：