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龙图腾网恭喜复旦大学;复旦大学义乌研究院申请的专利一种单目偏折测量工件自定位方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115371967B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211017993.4，技术领域涉及：G01M11/02；该发明授权一种单目偏折测量工件自定位方法是由张祥朝;陈雨诺;向炯榶;郎威;陈汀设计研发完成，并于2022-08-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种单目偏折测量工件自定位方法在说明书摘要公布了：本发明属于精密测量技术领域，具体为一种单目偏折测量工件自定位方法。本发明的步骤为：在完成偏折测量系统的几何标定后，通过基于工件名义面形的模拟光线追迹生成工件定位的训练样本，并基于高斯过程回归建立工件位姿与屏幕对应像素分布的映射关系，无需额外仪器即可完成工件定位。本发明能够使得偏折测量中的工件定位摆脱对第三方仪器的需求，且在工件面形与名义面形存在一定偏差的情况下仍能保持微米级的定位精度，可以有效降低偏折测量的成本。

本发明授权一种单目偏折测量工件自定位方法在权利要求书中公布了：1.一种单目偏折测量工件自定位方法，其特征在于，包括：通过基于工件名义面形的模拟光线追迹生成若干训练样本，通过一组基函数进行参数化以抑制工件表面上高频缺陷对定位的影响，通过高斯过程回归建立工件位姿-工件对应屏幕像素分布的映射关系，以提高对名义面形、实际面形间偏差的鲁棒性，从而在不引入额外仪器的前提下完成对工件的定位；具体步骤如下：1对于完成几何标定的偏折测量系统，采用多步相移法，使屏幕显示两个正交方向不同相位的条纹图样，解相位获得工件表面对应的屏幕像素集合{usa,vsa}；2以工件坐标系与偏折测量系统几何标定得到的世界坐标系重合时的位姿为基准位姿，在周围预设范围内生成服从均匀分布的若干随机工件位姿；3以工件名义面形为基准面形，加载面形偏差，所述偏差采用1～36项Zernike多项式表示，各项系数服从高斯分布，得到与名义面形存在偏差的若干工件面形，用于训练集中，以近似工件实际面形和名义面形不完全一致的情况；4基于模拟光线追迹生成训练样本：基于上述随机工件位姿和与名义面形存在偏差的工件面形的组合，以及系统几何标定结果进行模拟光线追迹，获取训练样本中每个随机工件位姿对应的追迹屏幕像素，将在基准位姿且不加入面形偏差时获得的追迹屏幕像素设为基准屏幕像素{usr,vsr}；5参数化屏幕像素分布：以基准屏幕像素坐标为横坐标，对训练集中任意一组追迹屏幕像素坐标{ust,vst}，将其与基准屏幕像素坐标的差值作为纵坐标，则获得如下两组点云： 其中，g表示工件表面对应的屏幕像素的数量；当工件位姿改变时，偏折测量系统中反向传播的波前的改变主要发生在低频分量上，上述两组点云由两个不同工件位姿下的反向传播波前被屏幕所在平面截取并作差得到，具有平滑的特性；多种基函数可用于拟合此类点云，采用Zernike多项式，则工件表面对应的屏幕像素分布可按如下方式进行参数化： 其中，Wρ,β为归一化到单位圆极坐标系的待拟合点云，J为所用基函数的数量，Cj、Zj分别为第j项Zernike系数及基函数，ρ，β分别表示极坐标下的半径与方位角坐标；每个位姿对应的屏幕像素分布被参数化成2J个Zernike系数，作为定位模型的训练输入；6构建定位模型：采用高斯过程回归建立参数化屏幕像素分布和工件位姿的映射关系，并采用基于马氏距离以及ARD技术的核函数，两个输入x与x’的协方差表示为： 其中，D为输入的维度，σf和ld为超参数；ARD技术的应用使得输入中不同维度的特征在定位过程中被赋予不同的权重，此外，该高斯过程的均值函数被设置为0，所有输入和输出均被标准化，使之服从高斯分布；定位模型的训练采用基于梯度的数值优化方法，最大化对数边缘似然来实现： 其中，y为预设的工件位姿，也即定位模型的训练输出，σε2表示映射关系中存在的噪声水平的方差，I为单位矩阵，K为协方差矩阵，X包含所有训练样本中的输入，n为样本数量；7实际工件的定位：对于实际解相位得到的屏幕像素{usa,vsa}，采用相同参数化手段得到定位模型的测试输入X*，调用定位模型后，世界坐标系中工件位姿的六个自由度的概率分布通过联合高斯分布计算得到： 预测分布f*的均值和方差如下，其中均值即为定位结果，且工件的六个运动自由度具有相同的预测方差：

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