Corrección del error de fase para un sistema de reconstrucción tridimensional por proyección de franjas sinusoidales

Alexander Ballesteros, Andrés L. González, Carlos R. Contreras Llanos, Jaime E. Meneses

Resumen


Los sistemas de reconstrucción tridimensional (3D) formados por dispositivos digitales y que se basan en el algoritmo de corrimiento de fase, son usados ampliamente para realizar mediciones 3D de alta precisión. Tradicionalmente se emplean proyectores digitales clásicos para proyectar las franjas sobre el objeto de estudio. Sin embargo, la distorsión gamma de estos dispositivos, produce que el perfil de las franjas capturadas por la cámara no sea sinusoidal, lo que introduce un error en la fase y por lo tanto un error en la medición. En el presente trabajo se propone un método para corregir el error de fase generado por los armónicos de alta frecuencia del perfil de las franjas y por la distorsión gamma del proyector, teniendo en cuenta el carácter no tele-céntrico del sistema de adquisición y las aberraciones de los sistemas formadores de imágenes. Debido a las propiedades del sistema, el método propuesto adopta aproximación spline para modelizar con precisión el error de fase a partir de la fase de referencia, que se obtiene a partir de un ajuste polinómico. Con el método propuesto se puede obtener un sistema de reconstrucción 3D de alta precisión, utilizando el algoritmo de corrimiento de fase a cuatro imágenes. Los resultados experimentales obtenidos prueban su fiabilidad y validez.


Palabras clave


Reconstrucción tridimensional; proyección de franjas sinusoidales; error de fase.

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Referencias


Chen, F., Brown, G. M. and Song, M. M. (2000). Overview of three-dimensional shape measurement using optical methods. Optical Engineering, 39: 10-22.

Chen, L. and Quan, C. (2005). Fringe projection profilometry with nonparallel illumination: a least square approach. Optics Letters, 30:2101-2103.

Chen, L., Quan, C., Tay, C. J. and Huang, Y. (2005). Fringe contrast-based 3D profilometry using fringe projection. Optics Letters, 30:2101-2103.

Chen, L. C., Ho, H. W. and Nguyen, X. L. (2010). Fourier transform profilometry (FTP) using an innovative band-pass filter for accurate 3D surface reconstruction. Optics and Lasers in Engineering, 48:182-190.

Ghiglia, D. C. and Pritt, M. D. (1998). Two-Dimensional Phase Unwrapping: Theory, Algorithms, and Software. Ed. Wiley.

Gorthi, S. and Rastogi, P. (2010). Fringe projection techniques: whiter we are? Optics and Lasers in Engineering, 48: 133-140.

Guo, H., He, H. and Chen, M. (2004). Gamma correction for digital fringe projection profilometry. Applied Optics, 43: 2906-2914.

Huang, P. S., Zhang, C. and Chiang, F-P. (2003). High speed 3-D shape measurement based on digital fringe projection. Optical Engineering, 42:163-168.

Kumar, U. P., Somasundaram, U., Kothiyal, M. P. and Mohan, N. K. (2013). Single frame digital fringe projection for 3-D surface shape measurement. Optik – International Journal for Light and Electron Optics, 124:166-169.

Quan, C., Tay, C. J., Shang, H. M. and Brianston-Cross, P. J. (1995). Contour measurement by fibre optic fringe projection and Fourier transform analysis. Optics Communications, 118:479-483.

Quan, C., He, X. Y., Wang, C. F. and Shang, H. M. (2001). Shape measurements of small objects using LCD fringe projection with phase shifting. Optics Communications, 189:21-29.

Takeda, M., Ina, H. and Kobayashi, S. (1982). Fourier transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry. Journal of the Optical Society of America, 72:156-160.

Wang, Z., Nguyen, D. and Barnes, J. (2010). Some practical considerations in fringe profilometry. Optics and Lasers in Engineering, 48:218-225.

Zhang, S. (2010). Recent progress on real-time 3D shape measurement using digital fringe projection techniques. Optics and Lasers in Engineering, 48:149-158.

Zhang, S. and Huang P. S. (2005). Phase error compensation for a 3-D shape measurement system based on the phase shifting method. Two and Three-Dimensional Methods for Inspection and Metrology III, K. G. Harding, ed., Proc. SPIE 6000 133-142.

Zhang, S. and Yau, S-T. (2007). Generic nonsinusoidal phase error correction for three-dimensional shape measurement using a digital video projector. Applied Optics, 46:36-43.




DOI: http://dx.doi.org/10.18566/ria.v09n02.a06