透明物体表面轮廓三维成像研究文献综述

 2023-08-19 16:14:29
  1. 文献综述(或调研报告):
  2. 透明物体表面的三维重建的方法

透明物体和镜面物体的三维重建是计算机视觉中一个非常具有挑战性的课题。对于具有复杂的内外结构、能够以复杂的方式反射和折射光线的透明物体和镜面物体而言,即使并非全无可能,使用被动立体或传统的结构光方法进行重建也是非常困难的。

Rindra等提出一种使用紫外激光源照明测量物体表面形态的方法。这种方法利用紫外辐射激发的荧光,通过经典的立体视觉测量方案获取透明表面的三维数据。这是传统的玻璃材料在紫外光域的吸收率非常强,是这个范围内的“不透明”材料。然而,这种方法所依赖的荧光依赖于材料的折射特性,不能保证还原轮廓的完整度和精确度。

Xinyang Xu等提出一种结合三角法测量和偏振分析的方法测量透明物体表面轮廓,这种方法结合了几何信息和辐射信息,和以往的技术相比可以得到物体的更多信息,同时简化了重建步骤,改善了重建的速度和结果的精度。

图1 偏振法测量透明物体表面轮廓的示意图

Ding Liu等人使用了一种基于频域的消光法对透明物体进行三维重建,和结构光法类似,这种方法也使用投影仪将一组结构光投射到待测物体上,并使用相机拍摄投影结果。被拍摄图像的每一个像素都被转化到时间轴上进行分析,同时,相应的信号也将使用离散傅里叶变换转换到频率域。由于信号频率只由激发该处信号的投影源决定,摄影图像中某一点信号的频率可以和投影图案中的点一一对应。配合使用一种新标定步骤之后,可以得到良好的透明和镜面物体的表面轮廓重建效果。

此外,Trifonov等人提出一种层析成像方法,将待测透明物体悬浮在剧毒溶液中。通过将溶液的折射率与透明物体的折射率相匹配,使折射率效应减到最小。Hullin等人提出改变测量空间介质的方式。这几种方法都可以实现复杂表面的重建,然而这改变了物体和介质的接触方式,都可能对物体造成损害。

Eren等利用激光加热表面,通过热成像重建透明物体表面,实现了较高精度,但这种方法相当耗时,加热过程也可能对物体造成伤害。

2、基于结构光的透明物体表面检测方法理论分析

(1)测量原理和步骤

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