结构光成像通常用于机器视觉,因为它可以产生高分辨率的结果。的一些方法可以有效地用于温和和高速应用。gydF4y2Ba
结构光成像是什么?gydF4y2Ba
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的集体需要我们的文明变得更加成熟,过去的二维成像方法强加限制我们能认识和了解我们周围的世界。我们生活在一个三维世界,许多应用领域可以受益于三维意识。gydF4y2Ba
我们的“立体”的眼睛和认知加工能力提供三维意识,但是立体电视并不是唯一的方法来提取三维信息。几种不同的3 d方法已被开发出来并应用于机器视觉。一个方法迅速越来越受欢迎(和效用)是结构光成像。gydF4y2Ba
结构光成像gydF4y2Ba
结构光成像获取的三维地形表面使用特定光(通常是调制)模式,和一个2 d成像相机。一个结构光系统的一个著名的例子是微软的Kinect。最初开发的游戏和电子消费品,Kinect -和其他系统使用类似的技术发现了广泛的实际应用。gydF4y2Ba
这个概念很简单:一个已知的模式是投射到表面。当相机视图模式从一个(或更多)不同的观点,目标扭曲的表面特征模式,如图1所示。扭曲的方向和大小模式被用来重建目标物体的表面形貌。gydF4y2Ba
图1:常规的条纹图案投射到球。球的圆形表面扭曲了条纹,和扭曲的图像分析和对象被相机捕获的重建。gydF4y2Ba
图1中所示的示例中,说明了正则正弦波强度模式。这种模式常用于相移顺序投影法——一个已经开发的几种方法。其他包括不断彩虹模式不同,灰度或彩色条纹索引、网格索引(使用伪随机二进制点或2 d颜色编码点阵列,例如),等等。除了这些方法以外,还有混合方法,结合多种方法来优化结果为特定的表面或目标。gydF4y2Ba
详细讨论了各种各样的方法已经超出了本文的范围。为了这个讨论中,我们将只看详细的相移方法。gydF4y2Ba
相移gydF4y2Ba
灰度图像的相移方法利用一组像素强度定义为一个正弦波模式如图2所示。一般来说,三个(或更多)与一个已知的图像之间的相移图像。相移模式顺序投影到物体,相位展开操作之后,得到的差分图像与参考平面提取原始物体的表面特征。gydF4y2Ba
图2:3正弦波模式之一的图像类型用于相移结构光投影。gydF4y2Ba
相移的例子gydF4y2Ba
图3:扫描目标——一个塑料球。gydF4y2Ba
现在,让我们相移的方法应用到一个假想的例子。假设我们想要地图的三维表面的塑料球如图3所示。gydF4y2Ba
图4:相转移投影模式。gydF4y2Ba
投影模式图像准备与一个已知的图像之间的相移,如图4所示。(注意,通常使用3或更多的图片。这里只显示了两个以节省空间,同时说明这一点。)gydF4y2Ba
投影模式构造后,顺序模式投射到物体上时,和图像捕获。打开后,可以重建三维表面图,如图5所示。gydF4y2Ba
图5:相转移预测和由此产生的3 d结构。gydF4y2Ba
您可能会注意到,只有前面(或“上层”)一半的球体是重建的右边图5。我们假定摄像机没有动这个假设的例子。重要的是要理解,结构光成像通常不是用来测量体积密度(例如MRI或CT扫描用于医学成像)。它更多的是一种“表面映射”的方法,它照亮一个表面,表面和地图的地形变化而不是身体的体积。开始与参考平面的表面,这种方法测量挠度的参考平面。尽管该方法只能够捕获的偏转一个飞机在任何给定的2 d视图中,3 d网格的目标可以组装的整个表面3 d目标通过旋转360°和捕获多个表面地图覆盖整个表面。gydF4y2Ba
如前所述,微软的Kinect也许是最广泛使用的结构光系统。而不是条纹或几何图案,Kinect使用投影红外光点图形和散光镜片(即不同焦距的X和Y轴)来解释物体的距离。伸长,方向,和投影点的位移模式提供了深度线索,以及“深度从焦点”和“立体深度”3 d成像技术。Kinect是一个强大而便宜的2 d和3 d平台,提供1280 x 1024像素分辨率15帧每秒的帧率(fps)。gydF4y2Ba
结构光成像通常用于机器视觉,因为它可以产生高分辨率的结果。的一些方法可以有效地用于温和和高速应用。它允许同时采集大量的样本,并可以用来满足广泛或现实的挑战。gydF4y2Ba
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