结构光三维成像技术

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1、结构光三维成像技术苏显渝张启灿陈文静（四川大学电子信息学院光电科学技术系，四川成都６１００６４）摘要近年来，结构光三维成像技术被深入研究和广泛应用，通常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面，利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像，再从获取的变形条纹图中数字解调重建出被测物体的三维数字像。与全息三维成像对应，结构光三维成像过程也是两步成像过程，先获取物体被结构光条纹调制的二维图像，再从包含变形条纹的二维像中通过数字重建方法得到物体的三维数字像。主要回顾了本课题组在基于

2、结构光三维成像技术研究中的进展，讨论了基于傅里叶条纹分析、相移条纹分析和动态过程三维成像的方法，给出了相关应用的实验结果，分析了结构光三维成像的特点以及该领域今后的发展动向。关键词成像系统；三维成像；结构光；三维面形测量；条纹分析；全息显示中图分类号ＴＮ２４７；Ｏ４３８．２文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１４４１．０２０９００１Ｔｈｒｅｅ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＩｍａｇｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎＳｕＸｉａｎｙｕＺｈａｎｇＱｉｃａｎＣｈｅｎＷｅｎｊ

3、ｉｎｇ（Ｏｐｔｏ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）ｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｄｅｅｐｌｙａｎｄａｐｐｌｉｅｄｗｉ

4、ｄｅｌｙ．Ｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙ，ｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｐｒｏｐｏｓａｌ，ａｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｗｉｔｈａｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｓｐｒｏｊｅｃｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｉｍａｇｅｄｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍｅｄｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｈｅｉｇｈｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｏｂｊｅｃｔ′ｓｓｕｒｆａｃｅａｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄｂｙａｉｍａｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｒｏｍｔｈｅｏｔｈｅｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｂｙ

5、ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｅｆｏｒｍｅｄｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｓ，ｔｈｅ３Ｄｄｉｇｉｔｉｚｅｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｃａｎｂｅｒｅｔｒｉｖｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈ３Ｄｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｉｍａｇｉｎｇ，ｓｕｃｈ３Ｄｉｍａｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｃａｎａｌｓｏｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｉｍａｇｉｎｇｓｔｅｐｓ．Ｔｈｅｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（２Ｄ）ｆｒｉｎｇｅｉｍａｇｅｍｏ

6、ｄｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｉｍａｇｅｄｏｂｊｅｃｔｉｓｃａｐｔｕｒｅｄｂｙａｃａｍｅｒａ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ３Ｄｄｉｇｉｔｉｚｅｄｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｃａｎｂｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｅｆｏｒｍｅｄｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｓ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｉｓ３Ｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｍａｄｅｂｙａｕｔｈｏｒ′ｓｒｅｓｅａｒｃｈｇｒｏｕｐｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｄｉｆ

7、ｆｅｒｅｎｔ３ＤｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｆｒｉｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｉｎｇｆｒｉｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃ３Ｄｉｍａｇｉｎｇａｒｅｄｅｅｐｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｓｏｍｅｒｅｌａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｌｓｏｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｏｒｅａｄｅｒｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ３Ｄｉｍａｇｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｉｍａｇｉ

8、ｎｇａｎｄｔｈｅｉｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｍａｇｉｎｇ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｆｒｉｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓ；ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１００．６８９０；１５０．２９４５；１５０．６９１０；１００．２６５０；０