南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
深度学习的应用简化了数字条纹投影三维测量的过程，在传统数字条纹投影三维测量技术条纹投影、相位计算、相位展开、相位深度映射的流程中，研究者们已经成功证明了前三个环节以及整个流程结合深度神经网络的可行性。基于深度学习，PDNet (Phase to Depth Network)神经网络模型被提出，用于绝对相位到深度的映射。结合多阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法，通过分阶段学习方式依次获得物体的绝对相位与深度信息。实验结果表明，PDNet能较准确地测量出物体的深度信息，深度学习应用于相位深度映射步骤具有可行性。并且，相较于直接从条纹图像到三维形貌的单阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法，多阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法可以明显提升测量精度，仅需单帧条纹图像输入即可获得毫米级测量精度，且能适应具有复杂形貌物体的三维测量。
数字条纹投影 深度学习 多阶段深度学习 三维测量 digital fringe projection deep learning multi-stage deep learning 3D measurement 红外与激光工程
2020, 49(6): 20200023
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对3D自动检测PCB板缺陷的实际应用问题, 设计了一款高分辨率、大景深、大视场的双远心数字条纹投影光学系统, 实现了大面积区域均匀投影。分析了基于0.65 WQXGA DMD的双远心数字条纹投影系统的工作原理及设计指标; 设计了基于复眼透镜阵列的LED匀光照明系统, 在DMD照明面内的照明均匀性为90.5%, 且能量利用率为45.8%; 设计了双远心结构的投影光学系统, 投影视场为66.5mm×37.5mm, 并在全视场范围内分辨率在8 lp/mm处的MTF值大于0.5。利用光学软件建立双远心数字投影整体系统模型, 仿真结果表明, 被投影区域均匀性为90.8%, 投影条纹在+/-7.5mm的离焦范围内投影清晰且周期均匀, 综合提高了3D 自动检测系统的投影质量。
应用光学 光学设计 数字条纹投影 均匀照明 双远心镜头 高分辨率 applied optics optical design digital fringe projection uniform lighting bi-telecentric lens high resolution
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 奥克兰大学 机械工程系, 美国密西根州罗彻斯特市 48309
在实际工程应用中, 对材料形貌和结构变形等参量的检测是必不可少的, 而且往往需要进行多参量同时测量。针对该背景, 采用数字散斑干涉与数字条纹投影相结合的测量方法,设计了一种集成光路, 通过在数字散斑干涉实验光路中引入一个投影设备, 实现物体表面形貌和微变形的同时测量。所提出的方法具有全场非接触测量的优点, 且测量光路简单、操作方便、效率高、可靠性强。该方法的形貌测量分辨率优于10 μm, 形变测量分辨率优于30 nm。
数字散斑干涉 数字条纹投影 形貌 微变形 digital speckle pattern interferometry digital fringe projection contour micro deformation
1 深圳大学 光电工程学院 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室, 广东 深圳 518060
2 北京大学深圳研究院 运动控制技术实验室, 广东 深圳 518057
3 华南师范大学 华南先进光电子研究院 光及电磁波研究中心, 广州 510006
基于半导体行业中PCB焊膏印刷检测的实际应用, 采用0.45 WXGA DMD芯片设计了数字条纹投影光学系统.以LED作为光源, 结合透镜阵列照明DMD芯片;同时, 为了减小投影三角关系造成的条纹周期不均匀性对检测结果的影响, 采用双远心光路结构将DMD生成的条纹成像到待测表面, 且适用的最小检测面积为1mm2.光学模拟结果表明, 该数字投影系统在被投影表面上的照明均匀性为91%, 投射条纹的对比度高于0.8, 且条纹周期均匀, 为实际应用与后续条纹分析提供了良好保障.
光学投影 表面缺陷 LED照明 数字条纹投影 数字微镜元件 双远心结构 Optical projector Surface defect LED lighting Digital fringe projection Digital Micro-Mirror Device(DMD) Double-telecentric structure
