基于光学手段的古琴表面材料破损检测识别方法与流程

技术特征：
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，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。6.如权利要求5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。7.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。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：熊立群 薛磊 吴开平 熊颖
受保护的技术使用者：扬州金韵乐器御工坊有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/10/25