结构光系统的周期编码光设计

在结构光系统中,编码光是解决对应点匹配的关键,编码光的性能直接影响结构光测量的精度、分辨率和实时性。在深入分析条纹图变形机理的基础上,证明了空间周期性应用到编码光设计的可行性,提出了运用空间周期的约束条件,分析了在编码光设计中引入空间周期性对测量性能的改进。分析结果表明,在编码图个数保持不变的情况下,在结构光编码中引入空间周期性,系统测量分辨率将会有很大的提高;同样在保持测量分辨率不变的情况下,应用空间周期性可减少编码模式的个数,更适合实时测量系统。结合时空编码方式,提出了一种新的实时编码光设计方案——周期时空条纹编码。该编码方式利用了空间周期性,在保证测量分辨率和精度的情况下,可减少编码模式的个数,适应实时测量的应用。对该编码方式进行了实验验证,实验结果证明了空间周期性应用于编码光设计的有效性。

编码光系统的颜色耦合与颜色失衡校正

为了减小编码光系统中的颜色耦合与颜色失衡的干扰,提高形状与颜色重建的准确度,建立了彩色编码光系统,并对其所采用的编解码方法、颜色重建的两个相关环节及颜色校正方法进行了研究。首先,给出了系统的彩色梯形相移强度比编解码法,分析了编解码过程中存在的RGB基色相互耦合现象,设计了应用Caspi模型硬件标定的颜色耦合校正方案;然后,给出了系统的逐点颜色重建法,分析了颜色重建过程中由表面曲率导致的颜色失衡现象,设计了利用表面几何信息校正颜色失衡的方案。实验结果表明:校正后单一绿色图像中的红色分量值约为校正前的1/10;单色表面色差约为0.1,趋近于人眼颜色分辨率,远低于校正前的0.4;重建的单色复杂被测表面颜色均匀、视觉效果良好,符合实际情况。提出的方法符合编码光系统抗干扰能力强的要求,有助于提高形状与颜色重建的准确度。

基于多特征融合和几何感知网络的光场图像编码

为了克服基于单一视差合成的光场图像编码方法在遮挡区域无法恢复纹理细节的问题,提出一种基于多特征融合和几何感知网络的光场图像编码方法,以进一步提升遮挡场景下光场图像的压缩性能.首先,对密集光场稀疏采样,使用通用视频编码器(versatile video coding,VVC)对稀疏光场进行压缩;然后,在解码端使用2个关键分支模块,即视差估计模块和空间角度联合卷积模块,以获取光场图像全局的几何信息,确保在密集纹理和遮挡区域能够更充分地恢复特征;最后,为了挖掘2个分支融合特征的结构信息,构建了双向视图的堆栈结构,并运用几何感知的细化网络以重建高质量的密集光场.实验结果表明,与已有国际上流行的光场图像编码方法相比,所提出的方法具有显著优势.

结合人眼视觉感知特性的光场图像编码方法

光场图像可同时记录场景中光线强度与方向信息,但要求更多的存储、传输资源,因而需要高效的编码方案。提出了一种结合人眼视觉感知特性的光场图像编码方法,实现了端到端的感知光场编码。考虑到在光场编码相同的失真等级情况下,显著性区域的失真更易被察觉,提出光场图像感知编码方法。针对子孔径图像感知冗余,考虑到像素域恰可察觉失真(Just Noticeable Distortion,JND)模型没有关注显著区域特性,构建了结合显著性的JND掩蔽模型;其后,针对每一帧子孔径图像进行考虑人眼感知的自适应码率分配。实验结果表明,在低延时模式下,与高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)方法相比,所提方法在相同的显著性加权峰值信噪比SW-PSNR质量指标下平均节省16.01%的码率,在与人眼主观感受契合度更高的情况下,实现了光场图像编码效率的提升。

安全光通信技术发展趋势思考——评《光编码安全光通信》

随着云计算、大数据、物联网等新兴技术的广泛应用,给信息社会带来了海量的数据传输需求。光通信是以光波为载波的通信方式,具有传输速度快、大容量、低损耗、抗干扰能力强等特点。由此可见:利用光通信技术可以较好地满足信息社会的数据传输需求。安全光通信技术的发展对于推动信息技术健康发展、保障国家网络空间安全具有重要意义,可促进相关产业链的升级和壮大,带动新技术、新应用的不断涌现,为经济社会可持续发展注入新的活力。

一种结构光组合编码模式和解码算法

为了满足高分辨率的动态三维测量,设计了一种结构光组合编解码模式。将伪随机阵列编码和单幅正弦条纹图案组合形成编码图案。单幅正弦条纹编码图案能够满足高分辨率的三维测量,通过伪随机阵列编码对单幅正弦条纹进行再编码,使得单幅正弦条纹图案能够适用于动态场景下的三维测量。为了确保相位值的准确性,设定编码参数,使得伪随机阵列子窗口中只包含一个完整周期的正弦条纹。组合图案解码算法通过伪随机阵列的窗口识别匹配,再进行窗口内的正弦条纹解码。实验结果表明了上述编解码模式的有效性。

基于二维光编码技术的无源光网络实时监测系统设计

通过研究无源光网络系统结构和功能模块,结合数据采集系统和光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)的监测特点,提出一种基于二维光编码技术的无源光网络实时监测系统设计方案,从组成架构、建设实践等方面进行解析,并通过仿真实验进一步论证方案的有效性。

基于自适应匹配伪序列的光场图像压缩

近年来,光场图像作为一种新的数字图像形式,受到人们极大关注。光场图像具有维度高、信息量大等特点,存储和传输带宽压力巨大,成为其发展的瓶颈,提出一种基于自适应匹配伪序列的光场伪序列构建及压缩方法。首先根据微透镜中心点对原始图像进行重采样得到光场子孔径图像;然后利用光场图像相邻视图间的相关性重新构建伪序列,从而针对不同光场自适应地确定符合多功能视频编码器的光场图像最优编码次序;最后进行视频压缩。实验结果表明,本算法与VTM平台相比具有较好的压缩性能,BD-rate平均降低13.62%,优于其他对比算法。

编码结构光系统模型及误差分析

根据编码结构光检测原理,建立了结构光测量系统的数学模型,研究了该模型各参量之间的相互关系及误差,得到了优化的系统结构参数。按照系统的几何结构,建立了深度信息的计算模型。分析了系统参数对模式成像的影响,实现了测量系统的模式像在不同参数值下的动态变形,并确定了图像坐标随深度值变化的几何关系。通过分析系统参数与深度信息的误差关系,确定了系统集成应遵守的约束条件,集成了最优系统结构。实验结果表明,按照优化参数建立的系统,其测量相对误差约为0.3%,基本满足编码结构光测量系统三维重建的高精度要求。

双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法

提出了一种双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法。为了降低单纯双目立体视觉方法中稠密对应点匹配问题的复杂度,同时回避单纯编码结构光法中的投影仪标定难题,该方法将编码结构光条纹带来的空间约束引入双目立体视觉方法中。实验实现了物体表面的重建,且算法复杂度和实现难度较低。

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.

基于编码结构光和外极线约束的自由曲面三维轮廓术

提出了一种新的基于编码结构光和外极线约束的自由曲面立体视觉测量方法,这种方法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题;外极线约束将可能的候选点限制在直线分布,引入编码光用来确定光栅条纹的级次;这种方法极大地减小了图像匹配的运算量,同时减小了错误匹配的概率;实验表明,采用编码光栅投影视觉测量能够高效准确地测量自由曲面的三维轮廓。

结构光编码测量技术在火星高分相机中的应用

为了提高测量精度和测量效率,在火星高分相机部分工件三维形貌的测量过程中采用了结构光编码测量技术。传统的结构光编码测量技术采用正弦相移对称结合格雷码的方法,极易产生周期错位误差,严重影响测量精度。为了从原理上消除周期错位误差,提出了非对称结构光编码测量技术。首先,提出对四步正弦相移进行区域编码的概念和方法;然后,将正弦相移与格雷码进行非对称组合,通过格雷码和区域码的双重约束,将周期错位误差由一个格雷码周期的减小至一个像元。3dsMax仿真测试结果和实物测试结果表明:与传统测量技术相比较,非对称结构光编码测量技术的最大测量误差相对减小了一个数量级,均方测量误差相对减小了70%。非对称式结构光编码测量技术有效消除了周期错位误差,大幅提高了三维测量精度。

采用光纤编码阵列和声光偏转器的电光A/D转换

提出了一种采用光纤编码阵列 (OFCA)和声光偏转器实现电光 A / D转换的新方案。分析讨论了方案中的偏转器入射光发散角、衍射光斑尺寸、A / D转换位数、OFCA的窜扰。介绍了这种新的 A / D转换 (7位 ,数字输出为 842 1码 )

一种基于全息光处理器的可调光编码/解码器设计

提出了一种基于全息光处理器的可调光编码 -解码器的实现方案 .这种新结构的可调光编码 /解码器减小了硬件实现的复杂性 ,降低了成本和功耗 。

单帧编码结构光模式分类及其典型应用

根据编码模式生成机理的不同,对单帧编码结构光进行了新分类,分析了技术特点及发展趋势.M阵列编码是一种典型的单帧模式,设计了一种基于M阵列的单帧符号编码结构光模式.重建目标实验表明,可以获得物体较为光滑、完整的三维形廓,丰富、拓展了单帧结构光技术.

一种点云数据获取的编码结构光方法研究

介绍了采用De Bruijn序列对结构光进行编码,基于全局优化思想对条纹边界进行最优邻域匹配,利用增加约束的动态编程遍历最优匹配路径网格得到最优匹配路径;对畸变条纹图像进行颜色校正,提高了边界检测的准确率。该编码策略解码简单,匹配算法能取得较好效果,得到的点云数据精度能够达到三维表面重建的要求。

皮肤表面测量中空间编码结构光模式的选择

分析了适用于皮肤表面测量的空间编码结构光模式的选择问题。将典型的7种空间编码结构光分别投射到健康皮肤和有色斑的皮肤上,采用直方图与局部门限分割方法,对数码相机采集的不同编码结构光的投影图像进行区域分割和颜色校正。实验结果表明:有黑色间隔的二维M-阵列编码结构光,受皮肤色泽变化的影响较小,色块分割和颜色校正效果较好,适合于皮肤表面的结构光测量。

现场多维智能快速重建新方案 编码结构光3D扫描现场重建装备

充分依托智慧公安理念,深入分析现场3D重建技术现状及需求,研究案件现场、物证三维信息快速采集及现场多维智能快速重建新方案。首次集成结构光关键技术,创新应用一体化编码结构光3D扫描装备,能够对现场环境信息数字化精准采集并进行3D快速重建,智能辅助绘制现场示意图,有效关联智慧终端如MR穿戴设备展示现场。该装备重建的全息虚拟现场实现真三维实景保存,可有效应用于案发现场前后端勘查协同、远程指挥、沉浸式演绎分析、物证时空保全及大练兵培训等,为构建犯罪现场3D大数据及行为特征可视化提供了可行性技术路径,切实提升现场勘查效率与公安信息化应用水平。

结构光编码的三维测量系统的插值定标方法

利用平移参考面获取的一组插值节点数据求得定标系数函数的三次样条函数，从而实现了对结构光编码测量系统的定标．结果表明，样条插值法在定标精度和速度两方面优于广泛应用的平差法．