ICS 71.040.50 CCS G 31
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T40139—2021
材料表面积的测量
高光谱成像三维面积测量法 Measuring method for surface areas of materials-
Three dimensional area measurement base on hyperspectral imaging
2021-09-01实施
2021-05-21发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T 40139—2021
目 次
I
前言
范围规范性引用文件 3 术语和定义
1
2
原理 5 第 一法 旋转平台式面积测量仪法 5.1 试剂和材料
4
5.2 仪器与设备 5.3 样品预处理 5.4 测量 5.5 分析结果的表述 5.6 精密度第二法 手持式面积测量仪法 6.1 试剂和材料 6.2 仪器与设备 6.3 样品预处理 6.4 测量 6.5 分析结果的表述 6.6 精密度附录A（资料性） 仪器示意图附录B（规范性) 旋转平台式面积测量仪的校准与确认附录C（资料性） 典型样品的三维图形附录D（规范性） 手持设备精度校准
6 GB/T 40139—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会（SAC/TC374)提出并归口。 本文件起草单位：深圳市计量质量检测研究院、中检华纳（北京）质量技术中心有限公司、成都产品
质量检验研究院有限责任公司、华纳通标（北京）认证有限公司、中检联盟（北京）质检技术研究院有限公司。
本文件主要起草人：黎永乐、杨俊、郑燕燕、陈树娣、张其美、钟文健、蔡潼玲、王杰、叶秀玲、杨春尧区振源、刘瑜、谢晓娟、吴婉君、吴燕蕙、李淅、胡玉玲、李祖敏、孟杰、李波、蔡小先、郑存哲。
SAG
= GB/T40139—2021
材料表面积的测量
高光谱成像三维面积测量法
1范围
本文件规定了基于高光谱成像技术测量材料表面积的方法。 本文件适用于食品接触材料、首饰及其他材料表面积的测量。 本文件不适用于孔直径小于1mm的多孔材料，以及含有直径小于1mm条状纹理的材料。
规范性引用文件
2
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
表面积 surfaceareas 所有立体图形面的面积之和。
3.2
高光谱成像 hyperspectral imaging 将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维空间和光谱信息，获得高分辨率的连续、窄波段的
图像数据。 3.3
结构光系统 structured light system 一组由投影仪和摄像头组成的系统结构注：该系统用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集。根据物体造成的光信号变化，计算
物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间。
3.4
三维数据重建技术 3D data reconstruction technology 基于通过相机获得场景、物体的数据图像，并对图像进行分析处理，再结合计算机视觉知识推导出
现实环境中物体的三维信息 3.5
三角面片 triangular patch 在计算机模拟的三维空间中，由空间坐标系中的三个点构成的一个三角网格
3.6
点云 pointcloud 在计算机模拟的三维空间中表达样品空间分布和样品表面特性的点集合。
1 GB/T40139—2021
3.7
多线激光 multilinelaser 利用激光发射器在已知空间方向上投射到样品表面的激光扫描线束的集合。
3.8
标志点 landmark 在扫描过程中，用于准确定位样品表面的点。 注：标志点通常由外圈为黑色、内圈为白色的两个同心圆构成，贴于待测样品表面。
3.9
多孔材料 porousmaterial 由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料。
SAG
4原理
利用以单线激光、多线激光或其他可见光为光源的结构光系统，采集材料的三维图像数据，通过三维数据重建技术实现在计算机内对样品的三维模型重建。重建的三维模型在特定的算法下转化为三角面片数据，依据三角面片数据计算样品待测量区域的表面积。本文件第一法结构光系统位置固定，通过旋转平台将材料旋转至不同角度，获取面积数据。本文件第二法样品位置固定，通过移动结构光系统至不同位置，获取面积数据。
5第一法旋转平台式面积测量仪法
5.1试剂和材料
反差增强剂：白色。 注：由特定配方的粉剂及溶剂配制而成的悬浊液，喷涂在材料表面，会形成一层白色或其他颜色的覆盖薄膜，可显
著增强材料成像的对比度。
5.2 仪器与设备
5.2.1台式面积测量仪主机（仪器结构示意图参见附录A中图A.1）：工业相机（分辨率）大于230万像素，工业镜头：（焦距)大于或等于16mm；主动式结构光源投影设备：激光器采用CLASSⅡ-人眼安全级别。 5.2.2 2高精度校准板：由单个方格面积为7.5mm×7.5mm的棋盘组成，精度为0.01mm。 5.2.3标准测量块：由半球、圆槽、半圆柱等形状组成，有校准证书。 5.2.4标志点贴纸：外圈直径8mm或4mm、内圈直径4mm或2mm。 5.3 样品预处理
应根据样品实际情况对样品进行下列预处理： a): 表面颜色为深色、透明和反光的样品，需要对样品表面喷涂反差增强剂，再测量，反差增强剂应
尽可能均匀喷涂在样品表面，并尽量喷薄；
b) 尺寸较大样品、组合类样品、管道件样品，需要对样品进行拆分分解，再测量；
对内部形状扭曲、壁厚不均匀的样品，如：玻璃制品、陶瓷制品，需要对样品进行切割或分裂，再测量；
c)
d) 对于尺寸较大、扫描难以获取完整图像的样品，可尝试贴标志点于样品表面后进行测量工作。
2 GB/T 40139—2021 光发射设备（激光器采用CLASSII-人眼安全级别），精度≥0.03mm。 6.2.2 2标志点贴纸：同5.2.4。 6.2.3 3标准校准板：由数量为5×5的同心圆圈矩阵组成，圆圈外直径8mm、内直径6mm。 6.3 样品预处理
同5.3。 6.4 测量
测量工作按下列步骤进行：
每次测量前，仪器需要按附录D完成精度校准，保证采集三维面积精度；
a)
b) 将标志点贴纸随机粘贴在样品上，避免有规律的粘贴；若样品特征不明显或棱角过于平缓，可
通过标志点拼接，完成局部测量； c) 通过预扫描，调整扫描距离、亮度，捕抓标志点，移动扫描仪采集样品不同角度的图像，使采集
的三维模型尽可能接近实际样品，如图1所示； d) 根据合成的图像进行数据处理，完成测量工作。
标引序号说明： 1—标志点。
图1扫描操作示意图
6.5 分析结果的表述
结果保留三位有效数字，以两次测量结果的算术平均值作为试样的测量结果。
6.6 精密度
同5.6。
4 GB/T 40139—2021
附录A （资料性）仪器示意图
旋转平台式面积测量仪、手持式面积测量仪主机仪器结构示意图如图A.1、图A.2所示。
1
2
5 标引序号说明：
结构光源；固定支架；工业相机；
1 2 3
4 旋转平台； 5 控制电机。
图A.1旋转平台式面积测量仪主机仪器结构示意图
标引序号说明：
多线激光器；
1
2———工业相机。
图A.2手持式面积测量仪主机仪器结构示意图
5