基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

曹森鹏; 王伟锋; 薛喜昌

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.007

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

曹森鹏 , 王伟锋 , 薛喜昌

文章导航 > 激光技术 > 2013 > 37(6): 736-741

引用本文:

Citation:

基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

1.
平顶山学院电气信息工程学院, 平顶山 467000;
2.
平顶山学院现代教育技术中心, 平顶山 467000

作者简介: 曹森鹏(1978-),男,讲师,硕士, 主要从事光学3维测量和光电信息处理的研究。E-mail: spcao168@163.com.

中图分类号: TN247

Dynamic 3-D shape measurement based on de-interlaced images by Fourier transform

1.
College of Electric and Information Engineering, Pindingshan University, Pingdingshan 467000, China;
2.
Center of Modern Education Technology, Pindingshan University, Pingdingshan 467000, China
CLC number: TN247

摘要: 为了解决动态面形测量中隔行扫描CCD相机记录动态物体表面变形条纹图像存在缺陷的问题,提出了傅里叶变换去隔行算法,即把隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,分别对每一单场图像进行傅里叶变换去隔行处理,再利用条纹分析法重建对应时刻的3维面形。理论分析得出单场傅里叶变换去隔行图像与对应的准确满帧图像相同的结论。结果表明,该方法可以很好地恢复条纹和重建物体,且简单实用,可用于基于空间相位检测、相位测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术等条纹分析方法的动态物体3维测量中。
- 信息光学 /
- 动态测量 /
- 傅里叶变换 /
- 去隔行算法 /
- 隔行扫描CCD /
- 3维面形重建
Abstract: In order to eliminate imperfect fringes captured by an interlaced CCD camera when measuring a dynamic object, the Fourier transform de-interlacing algorithm was proposed. The blurring fringe pattern grabbed by the interlaced CCD is divided into two single-field images, each of which is processed into the restored frame image with this algorithm, then their corresponding 3-D shape were reconstructed by means of fringe analysis method. Theoretical analysis shows that the singe-field image disposed by the Fourier transform de-interlacing algorithm is identical with the corresponding exact full frame image. The results of simulation and experiment demonstrate that the imperfect fringe patterns can be restored and real objects can be reconstructed with this method. The method is simple and practical, so it can be applied in 3-D shape measurement for dynamic objects based on spatial phase detection, phase measurement profilometry and Fourier transform profilometry.
- information optics /
- dynamic process measurement /
- Fourier transform /
- de-interlacing algorithm /
- interlaced CCD /
- 3-D shape measurement

[1]	YU Q F, LU H W, LIU X L. Precision measure and movement measure based on image[M]. Beijing: Science Press, 2002: 16-26(in Chinese).
[2]	CAO S P, ZHANG Q C, WANG Q F, et al. Dynamic 3-D shape measurement using the two fields' images of an interleaved camera[J].Journal of Optoelectronics·Laser, 2009, 20(2): 225-229(in Chinese).
[3]	HANN G D, BELLERS E B. Deinterlacing-an overview[J]. Proceedings of the IEEE,1998, 86(9):1839-1857.
[4]	TAKEDE M, MUTOH K. Fourier transform profilometry for the automatic measurement 3-D object shapes[J]. Applied Optics,1983,22(24): 3977-3982.
[5]	SRINIVASAN V, LIU H C, HALIOUA M. Automated phase-measuring profilometry of 3-D object shape[J]. Applied Optics,1984,23(18): 3105-3108.
[6]	SU X Y, ZHOU W S, VON B G, et al. Automated phase-measuring profilometry using defocused projection of Rochi grating[J]. Optical Communication,1992, 94(6): 561-573.
[7]	TOYOOKA S, TOMINAGA M. Spatial fringe scanning for optical phase measurement[J]. Optics Communications,1984,51(2): 68-70.
[8]	SU X Y, CHEN W J, ZHANG Q Ch, et al. Dynamic 3-D shape measurement method based on FTP[J]. Optics and Lasers in Engineering,2001,36(1): 49-64.
[9]	ZHANG Q Ch, SU X Y. High-speed optical measurement for the drumhead vibration[J]. Optics Express,2005,13(8): 3110-3116.
[10]	ZHANG Q Ch, SU X Y. An optical measurement of vortex shape at a free surface[J]. Optics and Laser Technology,2002,34(2): 107-113.
[11]	ZHANG Q Ch, SU X Y, CAO Y P, et al. Optical 3-D shape and deformation measurement of rotating blades using stroboscopic structured illumination[J]. Optical Engineering,2005,44(11): 113601-113607.
[12]	REN S Q, FANG Q. Two-channel phase measuring profilometry used in dynamic measurement[J]. Acta Optica Sinica,1997,17(4):452-455(in Chinese).

[1]	莫小凤 , 史久林 , 陈学岗 , 何兴道 , 刘娟 . 时域傅里叶变换的受激布里渊散射线宽测量. 激光技术, 2013, 37(5): 561-564. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.001
[2]	蔡振华 , 陈文静 , 钟敏 . 几种小波在3维面形测量中的应用研究. 激光技术, 2015, 39(5): 610-616. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.006
[3]	朱清溢 , 苏显渝 , 肖焱山 , 向立群 . 基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法. 激光技术, 2006, 30(4): 340-343.
[4]	杨初平 , 翁嘉文 , 杨玲玲 , 张子邦 . 2维载频条纹傅里叶变换轮廓术. 激光技术, 2010, 34(4): 493-496,501. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.017
[5]	闫乾宏 , 李勇 , 江溢腾 , 黄凯 , 周星灿 , 陈晓鹏 . 条纹投影动态3维测量中相位高精度估计. 激光技术, 2019, 43(5): 619-623. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.006
[6]	代金科 , 郑素珍 , 苏娟 . 基于结构光和深度神经网络的3维面形重建. 激光技术, 2023, 47(6): 831-840. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.06.015
[7]	王红霞 , 盛兆玄 , 赵玮 , 李育新 . 全息透镜傅里叶变换特性分析. 激光技术, 2005, 29(4): 401-403,436.
[8]	肖焱山 , 苏显渝 , 张启灿 , 朱清溢 . 动态过程中破裂表面的三维重建. 激光技术, 2006, 30(3): 258-261.
[9]	林睿 , 刘启能 , 张翠玲 . 一种新的gyrator变换的快速算法. 激光技术, 2012, 36(1): 50-53. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.014
[10]	周杰 , 徐满平 , 杨齐民 . 全息拍摄中二元光学元件的应用. 激光技术, 2005, 29(5): 525-527.
[11]	陈好 , 贾静 , 王询 , 何易德 , 蒋泽伟 . 莫尔条纹倾角快速求解算法及应用. 激光技术, 2020, 44(4): 399-403. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.04.001
[12]	林超 , 沈学举 , 杜霜 , 郭耀阳 , 胡申 . 随机偏振光学加密算法的加密及解密特性分析. 激光技术, 2014, 38(4): 515-521. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.016
[13]	陈洵凛 , 杨煜俊 . 基于小生境遗传算法的激光切割快速模板匹配. 激光技术, 2019, 43(1): 125-130. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.025
[14]	杨初平 . 高斯光束荧光共焦显微镜的三维光学传递函数. 激光技术, 2005, 29(5): 552-554.
[15]	许星 , 王开福 , 顾国庆 , 梁智锦 . 离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部缺陷. 激光技术, 2012, 36(4): 548-552. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.029
[16]	王忠柯 , 董永绵 , 郑启光 , 王涛 , 辜建辉 , 陶星之 , 潘清跃 , 石世宏 . 对称双圆孔傅里叶变换干涉条纹法测焦距. 激光技术, 2001, 25(1): 70-72.
[17]	王鹏 , 袁操今 , 王林 , 李重光 . 基于分数傅里叶变换的双彩色图像加密. 激光技术, 2014, 38(4): 551-555. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.023
[18]	沈学举 , 刘旭敏 , 许芹祖 , 林超 . 球面波照明下傅里叶变换全息多图像加密方法研究. 激光技术, 2014, 38(4): 488-493. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.04.012
[19]	雍汉华 , 曹益平 . 基于光栅调制的归一化频谱三维识别. 激光技术, 2008, 32(2): 218-221.
[20]	高亚飞 , 郭海军 , 宋修法 , 于梦杰 , 王华英 . 基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术. 激光技术, 2015, 39(2): 266-269. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.025

点击查看大图

计量

文章访问数: 4007
HTML全文浏览量: 889
PDF下载量: 560
被引次数: 0

基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

作者简介: 曹森鹏(1978-),男,讲师,硕士, 主要从事光学3维测量和光电信息处理的研究。E-mail: spcao168@163.com

1. 平顶山学院电气信息工程学院, 平顶山 467000;
2. 平顶山学院现代教育技术中心, 平顶山 467000

收稿日期: 2013-01-18
录用日期: 2013-02-02
网络出版日期: 2013-11-25

关键词:

摘要: 为了解决动态面形测量中隔行扫描CCD相机记录动态物体表面变形条纹图像存在缺陷的问题,提出了傅里叶变换去隔行算法,即把隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,分别对每一单场图像进行傅里叶变换去隔行处理,再利用条纹分析法重建对应时刻的3维面形。理论分析得出单场傅里叶变换去隔行图像与对应的准确满帧图像相同的结论。结果表明,该方法可以很好地恢复条纹和重建物体,且简单实用,可用于基于空间相位检测、相位测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术等条纹分析方法的动态物体3维测量中。