基於光場子孔徑條紋圖像的三維重建關鍵技術研究

《基於光場子孔徑條紋圖像的三維重建關鍵技術研究》是依託華中科技大學，由彭凱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於光場子孔徑條紋圖像的三維重建關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：彭凱
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

表面三維重建是現代工業生產和商業套用的重要需求，數字條紋投影三維重建技術由於結果準確、具有實時性成為國際學術界和產業界關注的焦點，是光學、信息學、計算機視覺領域深度交叉的研究方向。採用只回響光強的傳統相機拍攝條紋，條紋投影三維重建結果容易受到物體表面反射特性影響而降低質量。光場相機能記錄光線的角度和強度，可利用子孔徑圖像立體匹配實現三維重建，但效率有待提高。本項目綜合兩種技術優勢，對基於光場子孔徑條紋圖像的三維重建技術深入研究。首先研究適合光場子孔徑圖像的條紋投影機制，建立子孔徑條紋圖像包裹相位的噪聲模型及抑制噪聲策略，然後提出絕對相位獲取和修正方法，再提出子孔徑圖像三維重建結果融合新方法解決不均勻反射造成的三維重建精度下降問題，以及利用條紋階數和絕對相位引導子孔徑圖像實現立體匹配，快速獲得重建結果。本項目開展，有利於解決基於光場條紋的三維重建理論問題、促進該技術的產業化套用。

結題摘要

本項目通過探索光場子孔徑條紋圖像的特點，對基於光場子孔徑條紋圖像的三維重建關鍵技術進行了深入探討。從光場子孔徑圖像之間的空間幾何關係及子孔徑條紋信號數學特性出發，得到了光場投影條紋信號的統一表示形式和模型。項目按照原計畫進度進行，達到了預定的研究目標。在光場子孔徑條紋信號絕對相位獲取方面，研究了適用於高動態表面的高可靠度光場子孔徑條紋信號絕對相位獲取方法；在子孔徑三維重建結果融合方面，研究了子孔徑圖像空間位移估計方法和基於該位移的三維重建結果融合方法。隨著研究的深入，根據實際情況和需求，還開展了可靠絕對相位和條紋階數引導的快速雙目立體匹配方法研究。項目具體研究成果有基於時間相位展開的光場子孔徑條紋信號絕對相位獲取方法；絕對相位和條紋階數引導的快速雙目立體匹配三維重建方法；光場子孔徑三維重建結果超解析度融合方法。與相關文獻進行比較，我們提出的方法能夠以更高的可靠性、更高的重建精度和較高的效率完成結構照明光場三維重建，為相關技術的實際產業化套用提供了部分技術基礎和理論指導。本項目總共培養了10位碩士研究生，擬投稿3篇SCI權威期刊論文和申報國家發明專利3項，超過了立項之初規定的目標。