ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

Высококачественная генерация полосовых шаблонов на основе оптимизации бинарных паттернов с дефокусировкой

Ссылка для цитирования:

X.-X. Li, Z.-J. Zhang High-quality fringe pattern generation based on binary pattern optimization with projector defocusing (Высококачественная генерация полосовых шаблонов на основе оптимизации бинарных паттернов с дефокусировкой) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 1. С. 32–40.

 

X.-X. Li, Z.-J. Zhang High-quality fringe pattern generation based on binary pattern optimization with projector defocusing (Высококачественная генерация полосовых шаблонов на основе оптимизации бинарных паттернов с дефокусировкой) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 1. P. 32–40.

Ссылка на англоязычную версию:

X.-X. Li and Z.-J. Zhang, "High-quality fringe pattern generation based on binary pattern optimization with projector defocusing," Journal of Optical Technology. 84(1), 22-28 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000022

Аннотация:

Трехмерная реконструкция объектов в реальном времени находит все большее применение в различных областях. Это предъявляет повышенные требования к обычным методам, основанным на структурированном освещении, и в частности, к цифровой проекции полосовых шаблонов. Техника бинарной дефокусировки применительно к цифровой проекции полосовых шаблонов не только существенно повышает производительность системы при ее работе в реальном времени, но и существенно устраняет нелинейность проектора. Наилучшими среди прочих методов являются оптимизационные методы, основанные на размывании полос. Тем не менее, эти методы имеют два очевидных недостатка: целевая функция определяет сходство по общей интенсивности и игнорирует местные подобия, оптимизационная структура часто неэффективна или затратна по времени. В работе впервые предложена новая целевая функция, включающая член, отвечающий за общую интенсивность, и локальный структурный член, полностью оценивающий подобия. Далее, использована методология оптимизации, включающая гибридный оптимизационный алгоритм и подход полупериодной оптимизации. Преимущества предложенной целевой функции и оптимизационной методологии, а также улучшение качества и повышение скорости трехмерной реконструкции продемонстрированы как путем численного моделирования, так и экспериментально.

Ключевые слова:

трехмерная реконструкция, цифровая проекция полосовых шаблонов, техника бинарной дефокусировки, гибридный алгоритм “бинарный метод роя частиц – генетический алгоритм”

Коды OCIS: 230.0230, 120.2830

Список источников:

1. Geng J. Structured-light 3D surface imaging: a tutorial // Adv. Opt. Photonics. 2011. V. 3. № 2. P. 128–160.
2. Karpinsky N., Zhang S. High-resolution, real-time 3D imaging with fringe analysis // J. Real-Time Image Pr. 2012. V. 7. № 1. P. 55–66.
3. Zhang S. Recent progresses on real-time 3-D shape measurement using digital fringe projection techniques // Opt. Laser Eng. 2010. V. 48. № 2. P. 149–158.
4. Zhang Z.H. Review of single-shot 3D shape measurement by phase calculation-based fringe projection techniques // Opt. Laser Eng. 2012. V. 50. P. 1097–1106.
5. Lei S.Y., Zhang S. Flexible 3-D shape measurement using projector defocusing // Opt. Lett. 2009. V. 34. № 20. P. 3080–3082.
6. Ayubi G.A., Ayubi J.A., Martino Di J.M., Ferrari J.A. Pulse-width modulation in defocused three-dimensional fringe projection // Opt. Lett. 2010. V. 35. № 21. P. 3682–3684.
7. Wang Y., Zhang S. Optimal pulse width modulation for sinusoidal fringe generation with projector defocusing // Opt. Lett. 2010. V. 35. № 24. P. 4121–4123.
8. Wang Y., Zhang S. Comparison of the squared binary, sinusoidal pulse width modulation, and optimal pulse width modulation methods for three-dimensional shape measurement with projector defocusing // Appl. Opt. 2012. V. 51. № 7. P. 861–872.
9. Zuo C., Chen Q., Feng S., Feng F., Gu G., Sui X. Optimized pulse width modulation pattern strategy for threedimensional profilometry with projector defocusing // Appl. Opt. 2012. V. 51. № 19. P. 4477–4490.
10. Lohry W., Zhang S. 3D shape measurement with 2D area modulated binary patterns // Opt. Laser Eng. 2012. V. 50. № 7. P. 917–921.
11. Wang Y.J., Zhang S. Three-dimensional shape measurement with binary dithered patterns // Appl. Opt. 2012. V. 51. № 27. P. 6631–6636.
12. Li B.W., Wang Y.J., Dai J.F., Lohry W., Zhang S. Some recent advances on superfast 3D shape measurement with digital binary defocusing techniques // Opt. Laser Eng. 2014. V. 54. P. 236–246.
13. Dai J.F., Zhang S. Phase-optimized dithering technique for high-quality 3D shape measurement // Opt. Laser Eng. 2013. V. 51. № 6. P. 790–795.
14. Huang P.S., Zhang S. Fast three-step phase-shifting algorithm // Appl. Opt. 2006. V. 45. № 21. P. 5086–5091.
15. Huntley J.M., Saldner H.O. Shape measurement by temporal phase unwrapping: Comparison of unwrapping algorithms // Meas. Sci. Technol. 1997. V. 8. № 9. P. 986–992.
16. Dai J.F., Li B.W., Zhang S. High-quality fringe pattern generation using binary pattern optimization through symmetry and periodicity // Opt. Laser Eng. 2014. V. 52. P. 195–200.
17. Wang Z., Bovik A.C., Sheikh H.R., Simoncelli E.P. Image quality assessment: From error visibility to structural similarity // IEEE T. Image Process. 2004. V. 13. № 4. P. 600–612.
18. Chen X.X., Qiu J., Liu G.J. Optimal test selection based on hybrid BPSO and GA // Chinese J. Sci. Instrum. 2009. V. 30. № 8. P. 1674–1680.
19. Roberge V., Tarbouchi M., Okou F. Collaborative parallel hybrid metaheuristics on graphics processing unit // Int. J. Comp. Intel. & Appl. 2015. V. 14. № 1. P. 1–16.