投影パターンの時空間チャープ変調による高精度三次元計測

使用投影图案的时空线性调频调制进行高精度三维测量

基本信息

批准号：
07855052
负责人：
佐藤宏介
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07855052/
关键词：
三次元画像計測レイジファインダ距離画像チャープ

项目摘要

スリットレーザ光の代わりにチャープ信号とM系列二値信号で変調された二次元光パターンを対象に投影し、その立体形状を精密に計測する三次元画像計測法を提案し、民生用液晶プロジェクタと画像入力装置、ワークステーションからなるプロトタイプ計測システムを試作し、実験のより動作を実証した。スリットレーザ光を用いる従来法と比較して、誤差の標準偏差を指標にして数倍程度の高精度化が確認できた。このテレビカメラから得られる輝度の時系列信号に対する周波数同定を中心とする信号処理を、フーリエ変換法と自己相関法とを試し、自己相関法の方が精度の面で良好であることを明らかにした。さらに、この変調パターン光源を同時に複数投影して、オクルージョンを削減することに成功した。これは各種信号の混合信号をマッチドフォルタを用いて特定の信号のみを抽出する手法を、この光投影に基づく三次元画像計測に適用した。1割以上元信号が混入していれば、ほとんど位置計測精度を損なうことなく、三次元画像計測が行えることを確認した。これにより、計測時間を増すことなく、オクルージョンを削減できる新規な方法論を確立した。また、この変調パターン投影法のバリエーションとして、当間隔格子パターンの光を平行に移動しつつ投影し、観測された輝度信号の周期を基準に三次元画像計測が行える原理を提案した。これは上記の同時投影を有限の複数個から無限個までに拡張したものであり、実験によりオクルージョン削減が極めて良好に行える可能性を示した。

我们提出了一种三维图像测量方法，将用线性调频信号和 M 序列二进制信号调制的二维光图案代替狭缝激光束投射到目标上，并精确测量我们创建的三维形状。研制了由图像输入装置和工作站组成的原型测量系统，并通过实验验证了其运行情况。与使用狭缝激光的传统方法相比，以误差的标准偏差为指标，我们能够确认数倍的精度。我们对该电视摄像机获得的亮度时间序列信号进行了以频率识别为中心的信号处理的傅里叶变换方法和自相关方法的测试，发现自相关方法的精度较好。此外，他们通过同时投射多个调制图案光源成功地减少了遮挡。该方法将使用匹配滤波器从各种信号的混合信号中仅提取特定信号的方法应用于基于该光学投影的三维图像测量。我们确认，只要混合 10% 或更多的原始信号，就可以在几乎不损失位置测量精度的情况下执行 3D 图像测量。因此，我们建立了一种新的方法，可以在不增加测量时间的情况下减少遮挡。此外，作为这种调制图案投影方法的变体，我们提出了一种原理，其中通过在平行移动的同时以等距网格图案投射光，可以基于观测到的亮度信号的周期来执行三维图像测量。这是上述同时投影从有限数量的投影到无限数量的投影的延伸，并且实验表明可以实现极其良好的遮挡减少。