本发明属于工件表面形状测量领域，尤其涉及一种工件表面形状差异检测的方法及系统。
背景技术：
1、数字化制造过程中，监测工件表面形状是确保产品质量的关键步骤。通过实时获取工件的几何参数和表面特征，并与设计要求进行比较，可以及时发现和解决潜在问题，确保产品的几何精度和表面质量达到要求。
2、非接触式工件表面测量方法由于其无接触性和非破坏性的特点而受到广泛应用。目前，主要有两种流行的非接触式工件表面形状测量方法。一种是基于二维图像的方法，通过彩色相机获取不含深度信息的工件表面二维图像。另一种是基于三维点云的方法，利用主动式光学相机采集工件表面的三维点云数据，提供丰富的空间信息。然而，目前基于doe结构光传感器的三维点云数据分辨率较低。在工件的加工过程中，需要对加工件的精度进行控制，特别需要在加工过程中及时跟踪加工区域的工件表面形状，以便调整加工路径参数，避免加工偏差。因此，研究针对低分辨率点云的工件表面形状测量方法的优化至关重要，以提高数字化制造过程中工件表面形状测量的精度和效率。
3、现有公开了一种基于点云分析的工件表面形状差异的检测方法及装置(专利申请号为：cn201810098174.4)，其包括：获取到扫描点云和预置的模型点云，对模型点云和扫描点云分别进行关键点提取，得到第一关键点和第二关键点；计算第一关键点和第二关键点的fpfh特征，通过sac-ia算法对第一关键点和第二关键点进行fpfh特征匹配，得到粗配准后的模型点云；对扫描点云和粗配准后的模型点云进行icp迭代，得到精配准后的模型点云；根据精配准后的模型点云构建第一八叉树，根据扫描点云构建第二八叉树，确定第一八叉树和第二八叉树之间的差异节点为扫描点云与模型点云之间的差异点。
4、该公开方案仅从三维形状的角度进行工件表面形状差异的检测，但是三维点云数据分辨率较低，在工件的加工过程中，需要对加工件的精度进行控制，特别需要在加工过程中及时跟踪加工区域的工件表面形状，以便调整加工路径参数，避免出现加工偏差，该公开方案存在缺陷。
技术实现思路
1、本技术提供了一种工件表面形状差异检测的方法及系统，旨在解决上述公开方案仅从三维形状的角度进行工件表面形状差异的检测，三维点云数据分辨率较低，加工过程中容易出现偏差的问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种工件表面形状差异检测的方法，包括：
4、获取工件的低分辨率扫描点云并转化为二维深度图，通过预设加工区域检测模块对二维深度图进行加工区域检测，得到加工区域深度图；
5、获取工件的待比对模型点云，将低分辨率扫描点云和待比对模型点云进行配准，配准包括sac-ia粗配准和icp精配准；
6、根据加工区域分别裁剪低分辨率扫描点云和配准后的待比对模型点云，以分别构建低分辨率扫描点云和待比对模型点云的八叉树，通过比较八叉树的差异节点，得到差异点；
7、通过预设超分辨率模块对加工区域深度图进行超分辨率处理，得到超分辨率深度图；
8、将超分辨率深度图和待比对深度图使用sift算法进行配准，裁剪配准后深度图的重叠部分，其中，待比对深度图通过配准后的待比对模型点云进行二维平面投影得到；
9、对裁剪后超分辨率深度图和裁剪后待比对深度图进行差值计算，提取超过阈值的部分，得到差值结果深度图；
10、将差值结果深度图转换为点云，并与差异点进行叠加，得到差异点云，基于差异点云得到工件表面形状差异检测结果。
11、作为优选，获取工件的低分辨率扫描点云并转化为二维深度图，通过预设加工区域检测模块对二维深度图进行加工区域检测，得到加工区域深度图，具体为：
12、获取现检测阶段的工件的低分辨率扫描点云，将低分辨率扫描点云在投影平面上进行投影，得到第一二维深度图；
13、获取上一检测阶段的工件的第二二维深度图，计算第一二维深度图和第二二维深度图每个像素的差异值，得到差异图；
14、对差异图进行二值化处理，并进行闭运算操作得到差异增强图；
15、查找差异增强图的最大轮廓，获取最大轮廓外接矩形，按预设的比例扩大该矩形作为加工区域；
16、在第一二维深度图中裁剪出加工区域的像素区域，放入固定尺寸空背景图像中，得到加工区域深度图。
17、作为优选，将低分辨率扫描点云和待比对模型点云进行配准，配准包括sac-ia粗配准和icp精配准，具体为：
18、使用主成分分析算法估计低分辨率扫描点云的法线信息；
19、计算fpfh描述子，并使用sac-ia算法迭代得到初步转换矩阵，以得到初次变换的点云；
20、查找对应点对，计算旋转矩阵和平移向量，通过最小化对应点对之间的均方根误差进行icp精配准；
21、设置阈值和最大迭代次数，输出完全配准后的点云数据。
22、作为优选，根据加工区域分别裁剪低分辨率扫描点云和配准后的待比对模型点云，以分别构建低分辨率扫描点云和待比对模型点云的八叉树，通过比较八叉树的差异节点，得到差异点，具体为：
23、根据加工区域裁剪低分辨率扫描点云，根据加工区域对配准后的待比对模型点云进行剪裁；
24、根据裁剪后的低分辨率扫描点云构建第一八叉树，根据裁剪后的配准后的待比对模型点云构建第二八叉树；
25、计算第一八叉树和第二八叉树之间的差异节点，得到低分辨率扫描点云与配准后的待比对模型点云之间的差异点。
26、作为优选，通过预设超分辨率模块对加工区域深度图进行超分辨率处理，得到超分辨率深度图，具体为：
27、搭建对抗神经网络以得到超分辨率网络，对超分辨率网络进行训练，得到预训练的超分辨率网络，将加工区域深度图输入预训练的超分辨率网络，得到超分辨率深度图。
28、作为优选，将超分辨率深度图和待比对深度图使用sift算法进行配准，裁剪配准后深度图的重叠部分，具体为：
29、使用sift算法提取超分辨率深度图和待比对深度图的关键点和特征描述子；
30、匹配超分辨率深度图和待比对深度图的关键点，并进行筛选，去除错误匹配点；
31、根据筛选后的匹配点，计算超分辨率深度图和待比对深度图之间的单应性矩阵，使用单应性矩阵将超分辨率深度图透视变换到待比对深度图的坐标系中；
32、建立两个相同尺寸的空白背景，将重叠的部分分别保存为超分辨率深度图和待比对深度图的重叠部分。
33、作为优选，对裁剪后超分辨率深度图和裁剪后待比对深度图进行差值计算，提取超过阈值的部分，得到差值结果深度图，具体为：
34、对裁剪后超分辨率深度图和裁剪后待比对深度图进行差值计算；
35、设置阈值并创建一个二值图像掩码，将超过像素阈值的部分标记，创建一个和比对结果数组相同形状的全零数组，然后将超过像素阈值的部分从裁剪后超分辨率深度图中提取出来赋值给全零数组，将带有二值图像掩码标记的超分辨率深度图作为差值结果深度图。
36、一种工件表面形状差异检测的系统，包括：
37、区域检测单元：用于获取工件的低分辨率扫描点云并转化为二维深度图，通过预设加工区域检测模块对二维深度图进行加工区域检测，得到加工区域深度图；
38、三维配准单元：用于获取工件的待比对模型点云，将低分辨率扫描点云和待比对模型点云进行配准，配准包括sac-ia粗配准和icp精配准；
39、第一确定单元：用于根据加工区域分别裁剪低分辨率扫描点云和配准后的待比对模型点云，以分别构建低分辨率扫描点云和待比对模型点云的八叉树，通过比较八叉树的差异节点，得到差异点；
40、超分辨率单元：用于通过预设超分辨率模块对加工区域深度图进行超分辨率处理，得到超分辨率深度图；
41、二维配准单元：用于将超分辨率深度图和待比对深度图使用sift算法进行配准，裁剪配准后深度图的重叠部分，其中，待比对深度图通过配准后的待比对模型点云进行二维平面投影得到；
42、第二确定单元：用于对裁剪后超分辨率深度图和裁剪后待比对深度图进行差值计算，提取超过阈值的部分，得到差值结果深度图；
43、差异检测结果生成单元：用于将差值结果深度图转换为点云，并与差异点进行叠加，得到差异点云，基于差异点云得到工件表面形状差异检测结果。
44、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述中任一所述的一种工件表面形状差异检测的方法。
45、一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储的计算机程序被计算机执行时实现如上述中任一所述的一种工件表面形状差异检测的方法。
46、本发明具有以下有益效果：
47、本方案首先通过加工区域检测技术提取出工件的加工区域，利用该区域对扫描点云进行配准和剪裁，以确定工件的三维形状差异点。接着，本方案引入超分辨率技术，对加工区域的深度图进行处理，并使用sift算法配准和进行裁剪，确定工件的二维形状差异点。本方案综合应用三维形状和二维形状比对技术对工件表面形状差异进行检测，在减少计算量的同时提高工件表面形状差异检测的准确性，避免加工过程中出现加工偏差的问题。
1.一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，获取工件的低分辨率扫描点云并转化为二维深度图，通过预设加工区域检测模块对二维深度图进行加工区域检测，得到加工区域深度图，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，将低分辨率扫描点云和待比对模型点云进行配准，配准包括sac-ia粗配准和icp精配准，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，根据加工区域分别裁剪低分辨率扫描点云和配准后的待比对模型点云，以分别构建低分辨率扫描点云和待比对模型点云的八叉树，通过比较八叉树的差异节点，得到差异点，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，通过预设超分辨率模块对加工区域深度图进行超分辨率处理，得到超分辨率深度图，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，将超分辨率深度图和待比对深度图使用sift算法进行配准，裁剪配准后深度图的重叠部分，具体为：
7.根据权利要求1所述的一种工件表面形状差异检测的方法，其特征在于，对裁剪后超分辨率深度图和裁剪后待比对深度图进行差值计算，提取超过阈值的部分，得到差值结果深度图，具体为：
8.一种工件表面形状差异检测的系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如权利要求1-7中任一所述的一种工件表面形状差异检测的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储的计算机程序被计算机执行时实现如权利要求1-7中任一所述的一种工件表面形状差异检测的方法。
