条纹投影轮廓术在测量高反光物体时表面会出现过度曝光的现象, 致使对应区域的相位数据缺失。提出一种高反光物体直线运动的三维测量方法。仅向高反光物体投影一帧固定光栅, 随着物体在投影区域直线运动, 采集两帧高反光区域不重合位置的变形条纹图像。随后, 通过所提的具有单帧特性的计算莫尔轮廓术分别从这两帧变形条纹图像中进行物体在这两个位置的初步三维重建。最后, 通过像素匹配、点云配准与融合获得物体完整三维重建。该方法在不增加额外设备的条件下, 只用一帧光栅, 实现了比传统单目自适应条纹投影算法更高的精度, 提高了测量的实用性。实验结果证明该方法的可行性和有效性。
光学三维测量 计算莫尔轮廓术 条纹投影轮廓术 高反光物体 点云配准与融合 像素匹配 3D measurement computer-generated Moiré profilometry (CGMP) fringe projection profilometry (FPP) highly reflective object point cloud registration and fusion pixel matching
结构光投影方法在三维形貌测量中应用广泛,但是由于被测物体表面反射率变化范围较大,过度曝光会导致相位信息无法获取。而传统的高动态范围扫描技术步骤复杂,耗时较长。文中提出一种自适应条纹投影技术,向待测物体表面投射较高灰度级的条纹图,判断并标记过度曝光点。降低投射强度后通过非线性最小二乘法拟合来确定每个饱和像素点最适合的最大输入灰度,用重新生成的自适应条纹图来采集图像并进行相位计算和三维形貌恢复。通过实验验证,该方法可以对物体表面的高反光区域进行有效测量,避免过度饱和,仿真误差在0.02 mm范围内,实测误差约为0.14 mm,实际实验对过曝点的补偿率可达到99%。
高反光物体 过度曝光 自适应 条纹投影 三维测量 high reflective object overexposure adaptive fringe-pattern projection 3D measurement
南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210003
周期物体的衍射光场在垂直于传播方向的平面上具有周期性, 衍射光场有着点对点的关联。 在此基础上,提出基于反射型物体的高阶周期衍射关联成像方案,给出成像性能的理论分析和数值仿真。 研究结果表明:对于反射型物体的周期衍射关联成像,当针孔点阵列的孔数确定时,随着阶数的增大, 成像的可见度增大,信噪比下降。而当阶数确定时,随着针孔点阵列孔数的增加,成像的可见度和信噪 比都会减小。与传统热光关联成 像相比,光源大小可控,成像装置简单灵活,这为关联成像的实用化提供一种可参考方法。
量子光学 热光关联成像 周期衍射效应 反射型物体 quantum optics thermal correlation imaging periodic diffraction effect reflective object
南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210003
现有基于热光源的关联成像主要是针对透射型物体，这样可简化关联成像分析过程。然而对于成像的实际应用，比如遥感技术，反射型物体将具有更大的实用价值。基于非相干均亮的热光源，对反射型物体的高阶关联成像进行了研究，推导出其高阶反射关联成像的关联函数、可见度及信噪比的解析式；对比二阶反射关联成像，讨论阶数对关联成像性能的影响。研究结果表明，对于反射型物体的关联成像，随着阶数的增加，成像的可见度得到提高，但信噪比下降，同时能够通过增加测量次数增加成像的信噪比。
量子光学 关联成像 反射型物体 可见度 信噪比 光学学报
2012, 32(11): 1127002
