光学学报, 2019, 39 (7): 0711004, 网络出版: 2019-07-16   

隐形结构光三维成像动态背景光干扰抑制技术 下载: 925次

Dynamic Background Light Interference Suppression Technology Based on Invisible Structured Light Three-dimensional Imaging
作者单位
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
图 & 表

图 1. 正交隐形结构光发射装置以及接收装置俯视图

Fig. 1. Launching and receiving devices of orthogonally invisible structured light

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图 2. 接收系统的同步相移模型

Fig. 2. Synchronous phase-shifting model of receiving system

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图 3. 频域增强前后条纹对比图。(a)频域增强前条纹图;(b)频域增强后条纹图;(c)频域增强前三维频谱图;(d)频域增强后三维频谱图

Fig. 3. Fringes contrast before and after frequency domain enhancement. (a) Fringes before frequency domain enhancement; (b) fringes after frequency domain enhancement; (c) 3D frequency spectrogram before frequency domain enhancement; (d) 3D frequency spectrogram after frequency domain enhancement

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图 4. 滤波前后条纹对比图。(a)滤波前条纹图;(b)滤波后条纹图

Fig. 4. Fringes contrast before and after filtering. (a) Fringes before filtering; (b) fringes after filtering

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图 5. 球冠实物图

Fig. 5. Physical map of spherical cap

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图 6. 同时获取的4步相移条纹图

Fig. 6. Simultaneously acquired four-step phase shifting fringe image

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图 7. 包裹相位图

Fig. 7. Wrapped phase image

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图 8. 解包裹连续相位图

Fig. 8. Unwrapped continuous phase image

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图 9. 球冠三维重建结果。(a)三维图;(b)三维轮廓线图

Fig. 9. 3D reconstruction result of spherical cap. (a) 3D map; (b) 3D contour map

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图 10. 动态背景光有效消除示意图。(a)动态背景光干扰下获取的4步相移条纹图;(b)图像相减后背景光消除示意图

Fig. 10. Effective elimination of dynamic background light. (a) Four-step phase shifting fringes under dynamic background light interference; (b) elimination of dynamic background light after image subtraction

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图 11. 复数域图像频域处理前后图像的改善情况。(a)频域处理前条纹图;(b)频域处理后条纹图;(c)频域处理前三维频谱图;(d)频域处理后三维频谱图

Fig. 11. Improvement of complex domain image before and after frequency domain processing. (a) Fringes before frequency domain processing; (b) fringes after frequency domain processing; (c) 3D frequency spectrogram before frequency domain processing; (d) 3D frequency spectrogram after frequency domain processing

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图 12. 相机获取的4幅动态背景光光强分布图

Fig. 12. Dynamic background light intensity map acquired by camera

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图 13. 动态背景光环境下三维重建结果。(a)(b)两时刻下实物图;(c)(d)两时刻下分别得到的4步相移条纹图;(e)(f)两时刻下分别解出的三维轮廓图

Fig. 13. 3D reconstruction results in dynamic background light environment. (a)(b) Physical map in both time; (c)(d) four-step phase-shifting fringes in both time; (e)(f) 3D contour map in both time

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表 1金属球冠高度测量数据与实际数据比较结果

Table1. Comparison between measured data and actual data of metal spherical cap's height

Environmental situationMeasured value h0 /cmActual value h /cmRelative error δ /%
Without dynamic background light interference1.58011.55.34
Dynamic background light interference at time 11.58951.55.97
Dynamic background light interference at time 21.59021.56.01

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毛奥, 孙建锋, 卢智勇, 周煜, 许倩, 劳陈哲, 贺红雨, 许蒙蒙. 隐形结构光三维成像动态背景光干扰抑制技术[J]. 光学学报, 2019, 39(7): 0711004. Ao Mao, Jianfeng Sun, Zhiyong Lu, Yu Zhou, Qian Xu, Chenzhe Lao, Hongyu He, Mengmeng Xu. Dynamic Background Light Interference Suppression Technology Based on Invisible Structured Light Three-dimensional Imaging[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(7): 0711004.

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