Imágenes 3D con proyección ortogonal de franjas de color e identificación directa de matiz
Nadia Tornero-Martínez, Gerardo Trujillo-Schiaffino, Marcelino Anguiano-Morales, Didia Patricia Salas-Peimbert, Luis Francisco Corral-Martínez, Paloma Guadalupe Mendoza-Villegas, Edgar Zendejas-Hernández, Jaime Misael Jalife-Chavira
Descargar artículo
Información básica
Volumen
V58 - N1 / 2025 Especial: Óptica y Fotónica en México
Referencia
51190
DOI
http://dx.doi.org/10.7149/OPA.58.1.51190
Idioma
English
Etiquetas
Perfilometría, identificación de color, luz estructurada.
Resumen
Las técnicas de luz estructurada son ampliamente investigadas en las imágenes 3D para recuperar la topografía de superficies de manera rápida y con alta resolución. Diversos métodos utilizan patrones de color para codificar datos adicionales en una única proyección, lo que permite obtener mediciones precisas a través de algoritmos matemáticos. Este artículo presenta una técnica novedosa que logra reconstrucciones completas utilizando un sistema ortogonal, implementando una montura rotatoria, proyección de franjas de color y un método de análisis distintivo. Cada franja de color codifica datosde altura, lo que permite obtener reconstrucciones en dimensiones reales mediante la identificación directa del color, sin depender de técnicas convencionales. Se implementa una calibración de color para mejorar la identificación, y se propone un nuevo método de fusión que combina los resultados obtenidos de la rotación de la superficie en un solo mapa. Los resultados finales demuestran una precisión de 0.1291mm.
Referencias
T. Yoshizawa. Handbook of Optical Metrology Principles and Applications (Taylor & Francis, 2009), Chap 19-20.
K. Harding. Handbook of Optical Dimensional Metrology (Taylor & Francis Group, 2013), Chap 1, 7.
S. Zhang. Handbook of 3D Machine Vision (CRC Press, 2013), Chap 1, 3, 5, 9.
S. Van der Jeught, J. J. J. Dirckx, Real-time structured light profilometry: a review, Opt Lasers Eng 87, 18-31 (2016).
S. S. Gorthi and P. Rastogi, Fringe projection techniques: Whither we are?, Opt Lasers Eng 48, 133-140 (2010).
J. Geng, Structured-light 3D surface imaging: a tutorial, Adv Opt Photonics 3(2), 128-160 (2011).
W. Guo, Z. Wu, Y. Li, Y. Liu, and Q. Zhang, Real-time 3D shape measurement with dual-frequency composite grating and motion-induced error reduction, Opt Express 28(18), 26882 (2020).
P. Zhang et al., High dynamic range 3D measurement based on structured light: A review, J Adv Manuf Sci Technol 1(1), 31–40 (2021).
J. Wang, Y. Yang, and Y. Zhou, 3-D shape reconstruction of non-uniform reflectance surface based on pixel intensity, pixel color and camera exposure time adaptive adjustment, Sci Rep 11(1), 1–15 (2021).
J. Wang and Y. Yang, High-speed three-dimensional measurement technique for object surface with a large range of reflectivity variations, Appl Opt 57(30), 9172 (2018).
N. Tornero, G. Trujillo, M. Anguiano, P. G. Mendoza, D. P. Salas, L. F. Corral, “Color profilometry techniques: A review,” Óptica Pura y Aplicada 51(4), 51001:1-26 (2018).
W. Yin, X. Cheng, J. Xie, H. Cui, Y. Chen. High-speed 3D profilometry employing HSI color model for color surface with discontinuities, Opt Lasers Eng 96, 81-87 (2017).
J. L. Flores, A. Muñoz, S. Ordoñes, G. García-Torales, J. A. Ferrari. Color-fringe pattern profilometry using an efficient iterative algorithm, Opt Commun 391, 88-93 (2017).
P. S. Huang, Q. Hu, F. Jin, and F.-P. Chiang, Color-encoded digital fringe projection technique for high-speed three dimensional surface contouring, Opt Eng 38(6), 1065–1071 (1999).
J. Pan, P. S. Huang, and F.-P. Chiang, Color phase-shifting technique for three-dimensional shape measurement, Opt Eng 45(1), 013602-1-013602–9 (2006).
C. Je, S. W. Lee, and R. Park, Color-Phase Analysis for Sinusoidal Structured Light in Rapid Range Imaging, Proc 6th Asian Conf Comp Vis (ACCV 2004)2 1, 270–275 (2004).
N. Karpinsky, S. Zhang, High-resolution, real-time 3D imaging with fringe analysis, J Real Time Ima Process 7, 55-66 (2012).
W.-H. Su, Color-encoded fringe projection for 3D shape measurements, Opt Express 15(20), 13167– 13181 (2007).
H. J. Chen, J. Zhang, D. J. Lv, and J. Fang, 3-D shape measurement by composite pattern projection and hybrid processing, Opt Express 15(19), 12318–12330 (2007).
A. O. Ulusoy, F. Calakli, and G. Taubin, One-shot scanning using de bruijn spaced grids, 2009 IEEE 12th Int Conf Comp Vis, 1786–1792 (2009).
X. Zhang, L. Zhu. Determination of edge correspondence using color codes for one-shot shape aquisition, Opt Lasers Eng 49, 97-103 (2011).
X. Zhang, Y. Li, L. Zhu. Color Code Identification in Coded Structure Light, Appl Opt 51, 5340-5356 (2012).
B. Ribbens, S. Vanlanduit, J. J. J Dirckx, P. Cools, Fringe Projection Simulation Software for 3D Shape Measurements, Proc. 10th IMEKO Symp. LMPMI 2011 2156, 185-191 (2011).
A. Sicardi-Segade, J. C. Estrada, A. Martínez-García, G. Garnica, On axis fringe projection: A new method for shape measurement, Opt Lasers Eng 69, 29-34 (2015).
N. Tornero, G. Trujillo, M. Anguiano, D. P. Salas, L. F. Corral, I. A. Garduño, 3-D Surface Profilometry by Direct Color-Fringe Identification and an Orthogonal Setup, OSA Proc. Imag Appl Opt (2018).
N. Tornero, G. Trujillo, M. Anguiano, D. P. Salas, L. F. Corral, P. G. Mendoza, Direct color fringe identification profilometry with an orthogonal setup and a rotary stage, Proc. RIAO-OPTILAS-MOPM, 217-218 (2021).
D. Malacara. Color Vision and Colorimetry: Theory and Applications (SPIE Press, 2011).
G. Sharma. Digital Color Imaging Handbook (CRC Press, 2003), Chap 1-5.
N. Tornero, M. Anguiano, G. Trujillo, D. P. Salas, Image stitching for fringe projection profilometry, Optical and Quantum Electronics 53, 290 (2019).
R. M. Swarna Priya, V. S. Dharun, Image fusión techniques for high resolution images – A comparison, 2014 IEEE Int. Conf. ICCICCT, 1266-1270 (2014).
A. Sharma, A. Saroliya, A brief review of different image fusion algorithm, Int. J. Sci. Res. 4(6), 2650-2652 (2015).
M. I. Chacón. Procesamiento Digital de Imágenes (Trillas, 2007), Chap 2-3, 7-8.