颜色编码正弦条纹实现孤立动态物体3维测量

王慧; 白乐源; 麻珂; 张启灿

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.003

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

颜色编码正弦条纹实现孤立动态物体3维测量

王慧 , 白乐源 , 麻珂 , 张启灿

文章导航 > 激光技术 > 2014 > 38(3): 297-301

引用本文:

Citation:

颜色编码正弦条纹实现孤立动态物体3维测量

1.
四川大学电子信息学院, 成都 610064

通讯作者: 张启灿, zqc@scu.edu.cn

基金项目:
教育部新世纪优秀人才支撑计划资助项目（NCET-11-0357）;四川省学术和技术带头人后备人选培养基金资助项目
中图分类号: O438.2

3-D measurement of dynamic and isolated objects based on color-encoded sinusoidal fringe

1.
School of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, China

Corresponding author: ZHANG Qican, zqc@scu.edu.cn

CLC number: O438.2

摘要: 采用常规条纹投影与相位分析方法，对动态物体，尤其是空间存在孤立区域、分布不连续的动态物体进行3维面形测量时，很难得到可靠的展开相位。为了解决这一问题，提出一种用颜色编码正弦条纹光栅投影测量的新方法。该方法使用二级编码的颜色信息来标记待投影的正弦条纹，从另一角度拍摄记录带有颜色信息的变形条纹图，根据编码特征进行解码获取颜色级次来确定条纹级次，并指导截断相位的展开，重建空间孤立动态物体的3维面形数据。结果表明，该算法的编码稳定、解码方式可靠，只需要拍摄1幅图就可以较好地重建空间孤立物体的3维面形。
- 傅里叶光学 /
- 3维面形测量 /
- 动态物体 /
- 颜色编码 /
- 孤立物体 /
- 正弦条纹 /
- 相位测量
Abstract: When 3-D shapes of dynamic objects, especially with isolated area and discontinuous distribution, are measured with the traditional fringe projection and phase analysis method, it is difficult to get reliable expansion phase. A technique based on color-encoded sinusoidal fringe projection was proposed to solve the problem. The projected sinusoidal fringes were marked with two-level encoded color. After capturing the deformed fringe pattern, the fringe order was determined according to the color sequence based on the coded characteristics, and the cut-off phase was unwrapped. Finally, the 3-D shape of the dynamic object with isolate area was reconstructed. The results show the decoding method is stable and reliable. 3-D shape of the spatially isolated dynamic objects can be exactly reconstructed with only one shot.
- Fourier optics /
- 3-D shape measurement /
- dynamic object /
- color encoding /
- spatially isolated object /
- sinusoidal fringe /
- phase measurement

[1]	ZHANG S, VANDERWEIDE D, OLIVER J. Superfast phase-shifting method for 3-D shape measurement[J].Optics Express, 2010, 18(9):9684-9689.
[2]	ZHANG Q C, SU X Y. High-speed optical measurement for the drumhead vibration [J]. Optics Express, 2005, 3(8):3110-3116.
[3]	LI Y, ZHAO C F, QIAN Y X, et al. High-speed and dense three-dimensional surface acquisition using defocused binary patterns for spatially isolated objects [J]. Optics Express, 2010, 18(21):21628-21635.
[4]	TAKEDA M, MUTOH K. Fourier transform profilometry for the automatic measurement of 3-D object shapes[J]. Applied Optics,1983,22(24):3977-3982.
[5]	SU X Y, CHEN W J. Fourier transform profilometry: a review[J].Optics and Lasers in Engineering, 2001, 35(5):263-284.
[6]	SU X Y, ZHANG Q C. Dynamic 3-D shape measurement method: a review[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2010, 48(2):191-204.
[7]	LI Y, SU X Y. A new method f or system calibration in phase measurement profilometry with large view field [J]. Acta Optica Sinica, 2006, 26(8):1162-1166(in Chinese).
[8]	ZHU Q Y, SU X Y, XIAO Y S. 3-D shape measurement method with max-difference color-coding structured light[J]. Laser Technology, 2006, 30(4):340-343(in Chinese).
[9]	MA K, ZHANG Q C. A new color structured light coding method for Three-Dimensional measurement of isolated object[J]. Chinese Journal of Lasers, 2010, 37(11): 2918-2924(in Chinese).
[10]	LIU W Y, WANG Z Q, MU G G.Three-Dimensional surface profilomentry using color-coded projection grating[J]. Acta Optical Sinica, 2001, 21(6):687-690(in Chinese).
[11]	WANG N, ZHANG Q C, MA K. 3-D shape measurement for isolated objects based on color-encoded fringe projection[J]. Journal of Optoelectronics稬aser, 2010, 21(8):1227-1231(in Chinese).
[12]	YU X Y, WU H B.3-D measurement technology by structured light based on fringe edge decoding [J].Chinese Journal of Electron Devices, 2008, 31(2):390-392(in Chinese).
[13]	SU W H. Color-encoded fringe projection for 3-D shape measurement [J]. Optics Express, 2007, 15(20):13167-13181.
[14]	SU X Y, CHEN W J. Reliability-guided phase unwrapping algorithm: a review [J]. Optics and Lasers in Engineering, 2004, 42(3):245-261.
[15]	MA K, ZHANG Q C. A new method to reduce the influence of object's color texture in three-dimensional shape measurement[J]. Journal of Optoelectronics稬aser, 2011, 22(4): 582-587(in Chinese).

[1]	魏亚运 , 周昕 , 王梦婷 , 呼有军 . 基于光学扫描全息测量相位物体的相位分布. 激光技术, 2016, 40(6): 820-824. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.010
[2]	杜志广 , 颜树华 , 林存宝 , 王国超 , 魏春华 . 双路信号相位同步测量系统设计与实现. 激光技术, 2016, 40(3): 315-319. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.003
[3]	刘航 , 冯立强 . 中红外激光相位测量及阿秒脉冲的产生. 激光技术, 2017, 41(2): 151-158. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.001
[4]	荣文秀 , 钱晓凡 , 刘滨 , 张永安 . 基于傅里叶变换相位的散斑面内位移量算法. 激光技术, 2017, 41(4): 473-478. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.003
[5]	陈希慧 , 焦春妍 , 李俊昌 . 空间载波相移法用于全息CT测量气体温度场. 激光技术, 2006, 30(4): 412-414.
[6]	熊润华 , 张启灿 . 基于优先度排序的3维数据缺失快速插补法. 激光技术, 2014, 38(1): 30-34. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.007
[7]	徐豪 , 张运海 , 张欣 , 肖昀 , 黄维 . 结合高位深相位光栅图的LC-SLM标定. 激光技术, 2017, 41(4): 515-520. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.012
[8]	江天 , 程湘爱 . 激光辐照3CCD规则分布亮点的研究. 激光技术, 2010, 34(2): 168-169,213. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.007
[9]	吕晓旭 , 钟丽云 , 黄守江 , 李川 , 杨齐民 , 佘灿麟 . 全息相移技术用于物体的三维面形测量. 激光技术, 2002, 26(1): 50-52.
[10]	乐燕芬 , 李霄夏 , 句爱松 . 激光外差干涉仪相位计的设计. 激光技术, 2014, 38(1): 119-123. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.026
[11]	彭金锰 , 李志鹏 . 基于多面循环Gerchberg-Saxton算法相位复原研究. 激光技术, 2014, 38(4): 574-578. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.028
[12]	曹森鹏 , 王伟锋 , 薛喜昌 . 基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量. 激光技术, 2013, 37(6): 736-741. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.007
[13]	朱清溢 , 苏显渝 , 肖焱山 , 向立群 . 基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法. 激光技术, 2006, 30(4): 340-343.
[14]	叶一东 , 吕百达 , 蔡邦维 , 隋展 . 强激光的时间整形和空间整形——时空变换脉冲整形系统的工作特性. 激光技术, 1996, 20(5): 276-280.
[15]	周健文 , 姚纳 , 赵汗青 , 张云凡 , 焦蛟 , 孙旭 , 伍波 . 大气湍流下超振荡望远成像的理论研究. 激光技术, 2023, 47(1): 115-120. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.01.018
[16]	位文广 , 韩俊鹤 , 付玉洲 . 一种两步相移数字全息的设计与实验验证. 激光技术, 2020, 44(1): 86-90. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.015
[17]	季佳华 , 王继芬 , 王冠翔 , 卫辰洁 , 高舒娴 . 基于径向基函数的水性木器漆喇曼光谱鉴别. 激光技术, 2020, 44(6): 762-767. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.020
[18]	张羽鹏 , 王开福 . LabVIEW和MATLAB在电子散斑干涉图像处理中的应用. 激光技术, 2009, 33(6): 582-585,589. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.007
[19]	时颖 , 句爱松 , 乐燕芬 . 基于FPGA的外差干涉信号处理方法. 激光技术, 2012, 36(2): 221-224. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.020
[20]	闫乾宏 , 李勇 , 江溢腾 , 黄凯 , 周星灿 , 陈晓鹏 . 条纹投影动态3维测量中相位高精度估计. 激光技术, 2019, 43(5): 619-623. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.006

点击查看大图

计量

文章访问数: 3255
HTML全文浏览量: 676
PDF下载量: 411
被引次数: 0

颜色编码正弦条纹实现孤立动态物体3维测量

通讯作者: 张启灿, zqc@scu.edu.cn

1. 四川大学电子信息学院, 成都 610064

收稿日期: 2013-07-29
录用日期: 2013-08-29
网络出版日期: 2014-05-25

基金项目: 教育部新世纪优秀人才支撑计划资助项目（NCET-11-0357）;四川省学术和技术带头人后备人选培养基金资助项目

关键词:

摘要: 采用常规条纹投影与相位分析方法，对动态物体，尤其是空间存在孤立区域、分布不连续的动态物体进行3维面形测量时，很难得到可靠的展开相位。为了解决这一问题，提出一种用颜色编码正弦条纹光栅投影测量的新方法。该方法使用二级编码的颜色信息来标记待投影的正弦条纹，从另一角度拍摄记录带有颜色信息的变形条纹图，根据编码特征进行解码获取颜色级次来确定条纹级次，并指导截断相位的展开，重建空间孤立动态物体的3维面形数据。结果表明，该算法的编码稳定、解码方式可靠，只需要拍摄1幅图就可以较好地重建空间孤立物体的3维面形。