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用于实时三维成像的双频结构光编解码方法
  • ISSN号:1001-4322
  • 期刊名称:《强激光与粒子束》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.41[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]四川大学电气信息学院,成都610065, [2]南方科技大学计算机与工程学院,广东深圳518055
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61473198)
中文摘要:

对三维重建中的实时性问题进行了研究,提出一种新的结构光双频测量方法。首先,投影光栅将基频正弦图案和高频正弦图案结合在一起,并保留一张图片作为直流分量,高频图案用于得出鲁棒性较好的高频相位信息,基频图案得出基频相位,并对高频相位进行展开,共5幅图片。其次,用相应的解码方法计算每一像素点的相位,滤除噪声干扰,得到照相机与投影仪的对应关系。最后,根据相位计算出每一采样点的三维坐标,实现三维重建。实验结果表明:计算得到的相位误差的方差为5.5591×10-6rad2,扫描时间为0.1563s,在保证实时性的同时有相对较高的精度。对表面深度变化复杂的物体进行三维测量,验证方法的可行性。相比较于传统的双频测量方法,本方法将投影图片数量减小到5幅的同时保持了较好的精度,可应用于扫描动态物体。

英文摘要:

In order to realize real-time three-dimensional (3D) reconstruction, this paper proposes a novel dual-frequency method for measuring the 3D surface geometry of objects. First, a group of unit-frequency sinusoidal wave patterns and a group of high-frequency sinusoidal wave patterns are combines. Then the generated patterns are projected onto the object surface and the reflected patterns distorted by the object are captured by a camera simultaneously. Second, the unit-frequency phase and high-fre- quency phase can be derived through the captured unit-frequency patterns and high-frequency patterns respectively. The un- wrapped phase can be obtained by unwrapping the high-frequency phase by means of the unit-frequency phase which represents the correspondences between the projector and the camera, i. e. , the high-frequency patterns guarantee high-quality phase and the u- nit-frequency patterns help to conveniently unwrap the wrapped phase generated from the high-frequency patterns. Finally, the high-quality 3D point clouds of the object can be computed using the unwrapped phase through triangulation. To confirm the va- lidity of the proposed method, a statue is scanned and the results indicate that the variance of the phase error is 5. 559 1 × 10^-6 rad^2 and the sweep time is 0. 156 3 s. Compared with the data of the traditional methods, the proposed method reduces the num- ber of projected patterns and keeps the accuracy of reconstructed results.

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期刊信息
  • 《强激光与粒子束》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川核学会 中国工程物理研究院 中国核学会
  • 主编:张维岩
  • 地址:四川省绵阳市919-805信箱
  • 邮编:621900
  • 邮箱:hplpb@caep.cn
  • 电话:0816-2485753
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4322
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1311/O4
  • 邮发代号:62-76
  • 获奖情况:
  • 原子能技术类核心期刊,国防科工委优秀期刊,四川省优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15694