【技术分享】光度立体技术：解锁三维视觉的奥秘

如何通过几张简单的照片就能还原物体的三维世界？

光度立体技术，正是那把解锁立体视觉的钥匙。它利用物体表面在不同光照下的亮度变化，通过精密的算法分析，重建出物体的三维形状。这一过程，就像给物体穿上了一层数字化的“外衣”，让我们能更深入地探索其每一个细节。

光度立体技术原理

光度立体技术，又称Photometric Stereo，是一种先进的计算机视觉和三维重建技术。它通过捕捉物体在不同光照条件下的图像，分析图像中的亮度变化来重建物体的三维形状。

光度立体技术基于光照在不同角度下对物体表面产生不同影响的原理，通过使用多个光源以不同的角度照射物体，并捕获相应的图像。然后，通过观察每个像素点在不同光照条件下的亮度变化，可以计算出该像素点的法线方向（垂直于物体表面的方向）。最终，利用整个图像上的法线信息，可以重建出物体表面的三维形状。

该技术对光源的要求并不特殊，关键在于光源需从不同角度均匀照射物体。同时，相机应具备良好的成像质量，以确保捕获的图像能够准确反映物体表面的光照变化。

光度立体技术优点

在解决立体视觉问题上，它不仅能够提升图像的深度感知，还能显著增强图像质量，让模糊变得清晰，让隐蔽的缺陷无所遁形。

1、高效的三维重建：光度立体法通过拍摄多张不同光照条件下的图像，利用物体表面反射光线的性质，来重建物体的三维形状。这种方法相较于传统的三维重建算法，具有更高的效率和灵活性。

2、增强的对比度：光度立体法能够产生具有增强对比度和减小表面噪声的图像，这对于检测物体表面的微小变化非常有效。通过改变入射照明方向，光度立体法能够分离表面反射率与基础表面形状，从而更清晰地展现物体的三维特征。

光度立体技术应用

基于光度立体的缺陷检测方法具有较高的准确性和可靠性，可以应用于各种领域，光度立体对于高反射性、复杂表面以及凹陷表面等场景展现出独特的检测优势。

方壳电池蓝膜六面检

蓝膜作为动力电池的关键绝缘材料，其厚度极薄，在生产过程中容易出现划痕、破损、褶皱及微小气泡等缺陷。同时，蓝膜的高反光特性使得许多缺陷特征不明显，传统算法难以准确捕捉。

华汉伟业采用多光源、多角度的光照方案，对蓝膜表面进行拍摄，获取多张包含不同光照信息的图像。这些图像能够充分反映蓝膜表面的三维形貌和光照变化。

利用光度立体技术的核心算法，对采集到的图像进行预处理、特征提取和法向量估计。通过比较不同光照下蓝膜表面的亮度变化，可以精确计算出每个像素点的表面法向量，进而构建出蓝膜的三维形貌图。华汉伟业结合AI算法，对蓝膜表面的缺陷进行自动识别与定位。无论是微小的划痕、破损还是气泡，都能被准确捕捉并标注出来。

软包电池外观缺陷检测

软包电池外壳材料质地较软，易受损伤，生产过程中容易产生划痕、褶皱、凹点等外观瑕疵。而且电池颜色不一、银色铝塑膜反光严重、黑色表面吸光严重等特性增加了检测难度。

华汉伟业采用多方向（8 个分区），每个方向可支持多种发光颜色的分区光源，分区点亮，同时获得不同方向和不同颜色组合的多张图片。通过对比不同光照条件下的图像，可以突出显示表面的微小变化，提高检测的准确性和效率。

同时，在基于光度立体的检测中，通过自研的图像融合算法，可生成形状、纹理图片等多种融合图像，消除反光、阴影和环境光的影响，提取出更加清晰、准确的缺陷信息，可以实现对低对比度的凹凸缺陷和复杂背景上的缺陷检测，提高了产品的合格率。

从上述两个案例中，可以看出光度立体技术通过拍摄多张（至少三张）不同光照方向的图像，分析图像中每个像素点的亮度变化，进而计算出该像素点表面的法向量，通过与华汉自研AI算法的深度结合，有效地克服传统视觉技术中的深度信息缺失问题，通常用于不受被测物表面颜色干扰的情况下，将其表面3D结构凸显出来，或用于消除被测物表面的强反光干扰等，从而实现从二维到三维的跨越。

光度立体技术在工业检测中实现了对复杂零部件的高精度测量，华汉伟业不仅将其应用于锂电行业的工艺质检上，同时还在3C电子、汽车三电、半导体等多行业实现了批量化应用部署。

华汉伟业相关全自主知识产权的视觉系统产品攻克深度学习检测技术壁垒，从各个维度来分析工业落地的痛难点问题，解决了传统检测算法在效率与精度上的局限，真正帮助制造企业实现质检的“多快好省”。