Single-shot dense depth sensing with frequency-division multiplexing fringe projection

In structured light illumination (SLI) systems, multi-shot fringe patterns can reach higher precision than a single-shot fringe pattern. However, multi-shot methods are not suitable for dynamic scenes while single-shot ones are limited in the measurement accuracy. In this paper, a novel single-shot depth sensing method with frequency-division multiplexing (FDM) framework is proposed. To achieve a simultaneous casting, two fringe patterns with coprime periods are modulated into a single pattern. The method of fringe pattern extraction is similar to the demodulation in communication systems. The Gabor filter is adopted to get the phase information in the pattern, and the coprime theorem is used to solve the phase ambiguity. Quantitative and qualitative evaluations have proved that our method achieves higher accuracy in depth sensing compared with the Kinect v1 and ToF camera. In addition, benefiting from the single-shot pattern, our method is suitable for dynamic scenes.     

会聚光中的傅立叶变换透镜用于彩虹全息

在提高激光能量利用率和增大成像面积前提下 ,为了尽量减小透镜口径 ,采用会聚光照明前傅立叶变换透镜。由于它在全息制版镜头对称面上形成实的频谱面 ,从而可进行空间滤波处理。结果 ,透镜口径由平行光照明时的 13 5mm减小到 98mm ,成像面直径达到 10 0mm ,曝光时间可缩短为原来的 1/5。由此可得出 ,会聚光照明的傅立叶变换光路 ,在减小透镜口径方面优于 4f系统。     

基于格雷码图案投影的结构光三维成像技术

近年来,结构光三维成像技术被深入研究和广泛应用。在众多的结构光投影三维成像方法中,基于格雷码图案投影的三维成像技术因具有良好的鲁棒性和抗噪性被广泛地应用到工业检测、文物数字化及生物医学检测等领域。投影出去的格雷码图案作为一种结构光,可以直接用来调制被测面形高度分布,也可以用来辅助其他结构光的信息获取和计算,最终达到三维成像的目的。文中概述了基于格雷码图案投影的结构光三维成像技术,回顾了不同种类方法的基本原理以及研究进展,给出了课题组相关方向上的原理及应用研究结果,分析了格雷码二值图案在三维面形测量应用中的优缺点和适用范围,并指出了该领域今后的发展动向。     

利用光束变换元件实现彩虹全息图的边缘照明

在分析原有各种边光照明方法是基础上提出一种利用全息光束变换元件实现全处图边缘照明的新途径,该法优点是不需要厚重玻璃衬板,光能利用率高,重现像亮,易于把全息图制成平面一体化构架,便于携带。     

TMSO-Net: Texture adaptive multi-scale observation for light field image depth estimation

Light field can record the four-dimensional information of light rays, i.e. the position and direction information in which depth information is implied. To improve the depth estimation accuracy, we propose a depth estimation algorithm based on convolutional neural network (CNN). First, a single image super resolution algorithm is adopted to spatially super resolve the sub-aperture images (SAIs). Second, to adapt the texture complexity, the SAIs are partitioned into two regions, i.e., simple texture region and complex texture region, based on the texture analysis of the central SAI. Third, the epipolar plane images (EPIs) in horizontal, vertical, 45 degree diagonal, and 135 degree diagonal directions for both complex and simple texture regions are extracted, and the corresponding EPIs for the simple and complex texture regions are fed into the specified network branches. Finally, a fusion module is designed to generate the depth map. Experimental results show that the quality of the estimated depth maps by the proposed method is better than the state-of-the-art methods in terms of both objective quality and subjective quality. Moreover, the proposed method is more robust to noise.     

用于LED 平板灯面板均匀照明的自由曲面透镜设计与实现

设计了一种PMMA自由曲面透镜,用于无导光板结构的LED平板灯。该透镜基于自由曲面透镜的折射和全反射原理实现出射光的重新分布,可用于均匀照明LED平板灯的出光面板。采用数字仿真和实验制作进行设计。仿真结果表明,当自由曲面透镜与出光面板的距离为5 mm、自由曲面透镜旋转为0、LED与自由曲面透镜的距离为7 mm时,LED平板灯出光效率较高且整灯均匀性达96.6%。实验结果表明,所设计的自由曲面透镜可使无导光板结构的LED平板灯的面板均匀性达95.74%,与数字仿真近似相等。     

遥感图像自适应分层量化的快速DCT压缩法

依据遥感图像的频谱特性,提出一种自适应分层量化的快速DCT图像压缩算法,在对原始图像快速DCT之后,根据图像频谱特性自适应修正JPEG量化表,再用新量化表分层量化DCT系数。真实遥感图像压缩实验表明,在同等压缩比下,提出的方法比标准JPEG方法速度快,且峰值信噪比增加1～2dB,并能实现嵌入式码流图像压缩。     

激光照明LCCD测量系统的光源功率选择方法

分析了LCCD成像的影响因素和被测目标的反射规律,分别建立了LCCD成像能力和目标反射能量模型,进一步推导了LCCD成像系统激光光源的功率选择公式。最后利用LCCD相机和激光线光源对被测目标进行了成像实验,证明了所建立的激光功率选择模型的有效性。     

复杂背景的夜光遥感建筑区检测

提出了一种新的解决夜光遥感复杂背景问题的单阶段深度卷积检测网络,首先通过提取高维特征再特征选择的思想设计分类网络提取语义特征,并研究不同的通道数网络对降噪的影响;提出灰度能量的先验框匹配,将低噪声高质量的匹配框输入SSD检测网络,并使用积分图思想简化计算;使用可变形卷积以适应目标的形变,并获取更强的几何特征表达能力;通...     

结构光三维传感器测量网相关技术

针对大尺寸复杂物体的全自动、高精度、大数据密度、真彩色三维成像与测量,基于条纹结构光三维传感器,阐述了多节点三维传感器测量网络相关技术。涉及单三维传感器的条纹分析和相位重建、系统标定和三维重建两大关键技术点分析,多节点三维传感器测量网络的构建与优化、多节点三维传感器测量网络的标定、测量三维深度数据与纹理数据的匹配与融合等相关技术。并给出了部分实验原型机及实验结果。     

部分相干成像系统分辨极限研究

部分相干理论的引入丰富了光学成像分辨领域的研究,相较于理想情况下的完全相干和完全非相干光照明两点成像系统,部分相干成像系统的分辨率显著提升。本文设计了部分相干光照明两点成像系统,建立像面光强分布的数学模型,利用MATLAB仿真模拟不同空间相干性光源产生的辐射特性和两点间距对成像分辨的影响;并给出部分相干成像系统分辨极限的判定方法:当且仅当像面光强分布的峰值和谷值相等时可判定两点光源恰可分辨;以及不同相干度的光源照明成像系统分辨率的计算方法和差异。同时设计并搭建实验平台,实验结果验证了相干度分别为0、0.9和1.0时,成像分辨极限分别为1.0 mm、1.4 mm和1.5 mm,误差范围小于5%,说明实验结果与理论结果吻合。     

误差条件下基于协方差矩阵重构的自适应波束形成

针对有幅相误差的互质阵列,提出了一种基于协方差矩阵重构的鲁棒自适应波束形成方法。该方法的主要思想是重构信号的协方差矩阵。如果幅相误差存在且无法被忽视,协方差矩阵重构的精度会受到幅相误差的影响。为了消除幅相误差的影响,准确地重构信号的协方差矩阵,提出了一种基于最小二乘(TLS)的方法。首先,建立了含有幅相误差的协方差矩阵重构的基本模型。然后,将问题转化为变量误差(EIV)模型。再将幅相误差的校准转换为与幅相误差相关的误差矩阵的估计,再利用估计结果得到信号协方差矩阵的有效估计。为了解决误差矩阵估计问题,提出了一种交替下降算法。仿真结果表明,即使在存在幅相误差的情况下,该方法仍能提高协方差矩阵的重建精度,并且自适应波束的性能优于现有算法。     

基于双色光刀的三维扫描仪标定方法的研究

为了解决双色光刀三维扫描仪的标定问题,分别采用直线对应法和基于最小二乘的标定方法对摄像机和光刀进行标定,设计并实现了三维扫描仪系统的标定,经试验表明,此方法简单易行,计算结果精度高,对数据测量的精确性和可靠性提供了保障。也为后续口腔修复CAD／CAM软件系统的开发奠定了基础。     

高效抑制斜入射光线Fresnel反射的均匀扩散板设计

针对无导光板LED平板灯具设计中常规扩 散板对斜入射光线透过率低的问题,基于几何光 学和Fresnel公式,设计了一种具有高效抑制斜入射光线Fresnel反射的表面微结构扩散板, 并推导了获得 高光传输效率的三棱柱微结构参数计算公式。采用Solidworks软件进行建模,并结合TraceP ro软件对所设计 的扩散板进行光线追迹仿真,分析了扩散板微结构参数对光传输效率和照明面照度均匀度的 影响。结果表 明,入射表面微结构不等腰三棱柱的尺寸和形状、出射表面半凹球面微透镜直径对斜入射光 线传输效率都 有较大影响;参数优化后的扩散板,在距离出光面 1mm处的照明面上的光传输效率为0.92,照度均匀度为 96.8%,并且不同距离照明面上的照度均匀度均能达到80%以上 。根据理论分析得出的优化参数制作扩散板,得到传输效率为0.91。