投影パターンの時空間チャープ変調による高精度距離画像計測

利用投影图案的时空线性调频调制进行高精度距离图像测量

基本信息

批准号：
08750534
负责人：
佐藤宏介
金额：
$ 0.64万
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザを使う三次元形状計測における現在の主要な問題点の一つに、レーザビームの絞り込みがある。ビームをできるだけ絞り込むことにより、計測精度を高めるたいためである。しかし、絞り込みには高度な光学系が不可欠であり、実現は容易ではない。そこで、ビームの絞り込みを必要としない、光のにじみ込みに強い、高精度な三次元形状の計測原理の開発を行った。絞られた光ビームを用いるのではなく、逆に広範に拡がった光パターンを用いて、高精度に計測できる手法を確立した。対象物体に空間周波数をスイ-プして得られるチヤープ信号で変調された光パターンを投影することにより、画像の輝度信号の時間変化を時空間的に信号処理し、形状を高精度推定する。従来、光信号の最大値検出などで代表されるような極めてシンプルな手法のみが用いられてきたが、チヤープ信号、疑似ランダム信号など最新の信号処理を適用した。試作した計測装置は、ワークステーションと画像処理装置に液晶プロジェクタとCCDカメラを接続し構築した。液晶プロジェクタにより各種自己相関関数がインパルスとなるような信号で変調された光パターンを対照物体に投影する。計測に必要な画像処理プログラムも実装した。それらによりA)自己相関演算によるチャープ信号の抽出処理、B)チヤープ信号以外の信号(疑似ランダム信号など)による性能評価、比較、C)計算量の実験的把握と演算の高速化を解明した。

当前使用激光进行三维形状测量的主要问题之一是缩小激光束的范围。这是因为希望通过尽可能缩小波束来提高测量精度。然而，对焦需要复杂的光学系统，这并不容易实现。因此，我们开发了一种高精度的三维形状测量原理，无需光束聚焦且抗光泄漏。我们没有使用狭窄的光束，而是建立了一种通过使用广泛分布的光图案来进行高精度测量的方法。通过将通过扫描空间频率获得的线性调频信号调制的光图案投射到目标物体上，在时空上处理图像的亮度信号的时间变化，并且以高精度估计形状。到目前为止，仅使用了极其简单的方法，例如光信号的最大值检测，但已经应用了最新的信号处理技术，例如线性调频信号和伪随机信号。通过将 LCD 投影仪和 CCD 相机连接到工作站和图像处理设备来构建原型测量设备。液晶投影仪投射用信号调制的光图案，使得各种自相关函数成为目标物体上的脉冲。还实现了测量所需的图像处理程序。通过这些努力，我们阐明了A）使用自相关计算进行线性调频信号提取处理，B）使用线性调频信号以外的信号（伪随机信号等）进行性能评估和比较，以及C）对计算量和速度的实验理解的计算。