بهبود دقت اسكنر سه‌بعدي نگاشت فرينج با استفاده از روش فتومتريك استريو

Accuracy Improvement of Fringe Projection 3D Scanner Using Photometric Stereo Method

روش اندازه‌گيري نگاشت فرينج با شيفت فاز از يك الگوي نوري بهره مي‌گيرد كه در يك راستا توسط درجات خاكستري بصورت سينوسي كددهي و در جهت ديگر تكرار شده است. در اين مقاله به بررسي اثرات هندسي سطح اشياء بر دقت بازسازي سه بعدي توسط اين روش پرداخته مي‌شود. خطاي انعكاس داخلي در سطوح مقعر، تغييرات شديد ويژگي‌هاي بازتابشي سطح در لبه‌هاي تيز و كاهش نسبت سيگنال به نويز در سطوح شيب دار از جمله تاثيرات هندسي سطوح بر دقت بازيابي فاز در روش نگاشت فرينج مي‌باشد. سامانه ارائه شده در اين مقاله از روش فتومتريك استريو براي طبقه بندي پيكسل‌هاي تصوير بر اساس خصوصيات هندسي آنها براي انتخاب جهت مناسب الگو در روش نگاشت فرينج استفاده مي­كند. نتايج آزمايشات نشان مي­دهد كه اين راهكار ساده و سريع، توانسته است تا دو برابر (از 58 ميكرون به 28 ميكرون) دقت بازسازي سه بعدي سطح را بخصوص در لبه‌ها، سطوح شيب دار و مقعر افزايش دهد.

Fringe projection (FP) technique uses a fringe pattern in a determined direction to measure the three-dimensional shape of the object. This paper surveys the effects of the object surface geometry on the accuracy of the three-dimensional reconstruction. Inter-reflection in concave areas, a significant change of phase in step edges, and lower signal to noise ratio in slope areas are the object geometry effects on the phase retrieval process. We proposed an FP technique that uses a photometric stereo to classify the image pixels based on the geometric properties of the object surface for selection of appropriate pattern direction. Experiments demonstrate that our low-cost integrated system can improve the measurement’s accuracy of the objects with complex geometry from 58 microns to 28 microns.