Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phương pháp cải tiến giải phóng pha tạm thời hai tần số trong đo đạc chiều sâu sử dụng phương pháp chiếu fringes
Applied Physics B - 2024
Tóm tắt
Trong đo đạc ba chiều (3D) sử dụng profilometry chiếu fringe (FPP), tiếng ồn mà camera tạo ra trong quá trình ghi hình fringe có thể gây ra sai số pha trong các kết quả tái tạo, ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo 3D. Phương pháp giải phóng pha tạm thời hai tần số được sử dụng rộng rãi do hiệu quả cao của nó. Tuy nhiên, việc chỉ sử dụng hai mẫu fringe trong phương pháp này dẫn đến khả năng miễn dịch tiếng ồn giảm và tăng sai số pha. Nhiều nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc cải thiện phương pháp hai tần số, nhưng ít chú ý đến việc nâng cao khả năng miễn dịch tiếng ồn của nó. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một phương pháp giải phóng pha tạm thời hai tần số mới. Đầu tiên, chúng tôi phân tích chi tiết các sai số pha của phương pháp hai tần số truyền thống 4fh + 4 fl và phương pháp mà chúng tôi đề xuất. Sau đó, khả năng thực tiễn của phương pháp đề xuất đã được xác thực thông qua nhiều thí nghiệm và kết quả mô phỏng. Cuối cùng, chúng tôi cung cấp giải pháp cho những vấn đề gặp phải trong phương pháp đề xuất. Thông qua các thí nghiệm và mô phỏng, phương pháp đề xuất của chúng tôi giảm sai số pha lần lượt 75.90% và 91.39% so với phương pháp truyền thống 4fh + 4 fl, trong các thí nghiệm với vật thể kim loại và tấm thạch cao. Kết quả thí nghiệm cho thấy phương pháp được đề xuất của chúng tôi cải thiện đáng kể độ tin cậy của việc giải phóng pha và giảm sai số pha, từ đó nâng cao độ chính xác của tái tạo 3D.
Từ khóa
#giải phóng pha #đo đạc 3D #profilometry chiếu fringe #sai số pha #tiếng ồnTài liệu tham khảo
W.C. Liu, L.G. Zhang, X.L. Zhang, L.F. Han, 3D snow sculpture reconstruction based on structured-light 3D vision measurement. Appl Sci-Basel. 11(8), 3324 (2021)
H.M. Huang, G.H. Liu, K.R. Duan, J.Y. Yuan, 3D reconstruction of structured light based on infrared MEMS. J. Laser Appl. 33(4), 042035 (2021)
Z.W. Cai, X.L. Liu, G. Pedrini, W. Osten, X. Peng, Structured-light-field 3D imaging without phase unwrapping. Opt Laser Eng. 129, 106047 (2020)
L. Wang, D.Q. Liu, R.W. Qiu, J.Q. Tao, 3D reconstruction from structured-light profilometry with dual-path hybrid network. Eurasip J Adv Sig PR. 1, 14 (2022)
J. Zhang, B. Luo, X. Su, L. Li, B.W. Li, S. Zhang, Y.J. Wang, A convenient 3D reconstruction model based on parallel-axis structured light system. Opt Laser Eng. 138, 106366 (2021)
H. Luo, K. Zhang, R.F. Li, Y. Xia, P.D. Liang, A structured-light 3D sensor-based shape measurement method for casting allowance evaluation. Front Phys (2022). https://doi.org/10.3389/fphy.2022.979450
Z. W. LI. Research on structural light 3D measurement technology and system based on digital fringe projection. Huazhong University Sci. Technol. (2009)
Y. L. Chen, F. Y. Wang, J. Y. Liu. Non-contact portable three-dimensional palmprint acquisition system bas-ed on binocular stereo vision and structured light. Laser Optoelectron P. 59(4):0410016 (2022)
J. Wu, X. Li, S.Y. Liu, Y.L. Li, Z.J. Yu, Global three-dimensional reconstruction method for visual detection of aircraft skin damage based on rear positioning. Acta. Opt. Sin. 41(11), 1115002 (2021)
J.J. Yu, J.P. Zhou, R.L. Xue, Y. Xu, L. Xia, Weld surface quality detection based on structured light and illumination model. Chinese J. Lasers. 49(16), 1602019 (2022)
J. Xu, S. Zhang, Status, challenges, and future perspectives of fringe projection profilometry. Opt. Lasters Eng. 135, 106193 (2020)
G. Sansoni, F. Docchio, 3D optical measurements in the field of cultural heritage: the case of the vittoria al-ata of brescia. IEEE T. Instrum. Meas. 54(1), 359–368 (2005)
C. Zuo, S.J. Feng, L. Huang et al., Phase shifting algorithms for fringe projection profilometry: a review. Opt Laser Eng. 109, 23–59 (2018)
T.Y. Tao, Q. Chen, S.J. Feng et al., High-precision real-time 3D shape measurement using a bi-frequency scheme and multi-view system. Appl. Optics 56(13), 3646–3653 (2017)
C. Jiang, S. Xing, H.W. Guo, Fringe harmonics elimination in multi-frequency phase-shifting fringe projection profilometry. Opt. Express 28(3), 2838–2856 (2020)
G. Rajshekhar, P. Rastogi, Fringe analysis: Premise and perspectives. Opt Laser Eng 50(8), iii–x (2012)
C. Zuo, X.L. Zhang, Y. Hu, W. Yin, D.T. Shen, J.X. Zhong, J. Zheng, Q. Chen, Has 3D finally come of age? : an introduction to 3D structured-light sensor. Infrared Laser Eng. 49(3), 9–53 (2020)
I. Din, H. Anwar, I. Syed, H. Zafar, L. Hasan, Projector calibration for pattern projection systems. J Appl Res Technol. 12(1), 80–86 (2015)
S. Zhan, R. Chung R. Use of LCD panel for calibrating structured-light-based range sensing system. IEEE Trans Instrum Meas. 57(11): 2623–2630 (2008)
G. Falcao, N. Hurtos, J. Massich, Plane-based calibration of a projector-camera system. VIBOT master. 9(1), 1–12 (2008)
J. Huang, Z. Wang, Q. Xue, Gao J. Calibration of a camera projector measurement system and error impact analysis. Meas Sci Technol. 23(12):125402 (2012)
X. Zhang, Projector calibration from the camera image point of view. Opt. Eng. 48(11), 117208 (2009)
S.J. Feng, C. Zuo, L. Zhang, T.Y. Tao, Y. Hu, W. Yin, J.M. Qian, Q. Chen, Calibration of fringe projection profilometry: a comparative review. Opt. Lasters Eng. 143, 106622 (2021)
C. Rathjen, Statistical properties of phase-shift algorithms. J. Opt. Soc. Am. A 12(9), 1997–2008 (1995)
C. Zuo, Q. Chen, G. Gu, J. Ren, X. Sui, Y. Zhang, Optimized three-step phase shifting profilometry using the third harmonic injection. Opt. Appl. 43(2), 393–408 (2013)
J.L. Li, L.G. Hassebrook, C. Guan, Optimized two-frequency phase-measuring profilometry light-sensor temporal-noise sensitivity. J Opt Soc Am A. 20(1), 106–115 (2003)
M. Servin, J.C. Estrada, J.A. Quiroga et al., Noise in phase shifting interferometry. Opt. Express 17, 8789–8794 (2009)
S.S. Gorthi, G. Rajshekhar, P. Rastogi, Three dimensional shape measurement using high-order instantaneous moments based fringe projection method. Opt Laser Technol 43(1), 40–44 (2011)
G. Rajshekhar, P. Rastogi, Fringe demodulation using the two-dimensional phase differencing operator. Opt. Lett. 37(20), 4278–4280 (2012)
L. Huang, Q. Kemao, B. Pan, Asundi, et al. Comparison of Fourier transform, windowed Fourier transform, and wavelet transform methods for phase extraction from a single fringe pattern in fringe projection profilometry. Opt. Laster Eng. 48(2):141–148 (2010)
K.M. Qian, Two-dimensional windowed Fourier transform for fringe pattern analysis: principles, applications and implementations. Opt. Laster Eng. 45(2), 304–317 (2007)
C. Zuo, L. Huang, M. Zhang et al., Temporal phase unwrapping algorithms for fringe projection profilometry: a comparative review. Opt. Laser Eng. 85, 84–103 (2016)