1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
2 北京航空航天大学青岛研究院，山东 青岛 266101
现代工业零部件的加工已经实现了无需二维标注图纸，由计算机辅助设计3D模型直接输入数控系统加工。加工工艺的进步给工件测量和质量评价方法带来了新挑战，通过获取零部件的高精度稠密三维点云的“靠模”质量评价方法得到了重视，特别是对于结构复杂的零部件。然而，高精度复杂结构的零部件三维测量遇到两个难题：1）金属零部件加工后表面光洁度很高，主动投射的条纹光束会引起金属表面的强烈反光致盲或者复杂结构引起的投射光多次反光混叠；2）复合材料的半透明会引起投射光的次表面散射。这些因素都会导致测量失效。现有结构光主动视觉三维重构技术无法解决上述难题。针对复杂型面免喷涂三维重构问题，建立基于单像素成像方法的复杂光照分离模型，实现直接光与复杂光照分离。为了解决单像素成像方法效率低、速度慢、难以满足工业现场测量需求的问题，提出一种基于局部区域延拓的并行单像素成像方法。实验结果表明，并行单像素成像方法能够很好地实现工业测量现场多次反光与次表面散射光干扰条件下的三维重构。
成像系统 单像素成像 多次反光 次表面散射 三维测量 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811018
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
2 北京航空航天大学 青岛研究院，山东 青岛 266101
在条纹投影等传统结构光三维测量技术中，在全局光照的干扰下，无法获得高质量、高精度的三维测量结果。典型的全局光照效应包括互反射和次表面散射。互反射发生在凹陷的光亮反射表面，而次表面散射发生在半透明材料表面。单像素成像(Single-pixel imaging, SI)技术可以通过没有空间分辨率的探测器捕获场景，然而，大多数现代数码相机采用传统像素化的图像传感器。在这里，我们提出了将单像素成像技术扩展到像素化的图像传感器中，将图像传感器上的每个像素都被视为是一个独立的单像素成像单元，可以同时获取图像。实验表明，这种单像素成像方法可以完全分解直接光照和全局光照，实现在全局光照干扰下的高质量、高精度三维重建。
单像素成像 互反射 次表面散射 三维测量 single-pixel imaging interreflections subsurface scattering 3D measurement 红外与激光工程
2020, 49(3): 0303017
1 哈尔滨工业大学 计算机学院, 哈尔滨 150001
2 黑龙江科技大学 计算机与信息工程学院, 哈尔滨 150027
基于三层材质模型，设计了实时交互式渲染平台，利用基于物理的双向反射皮肤分布函数，模拟了光线在皮肤表面的反射.采用高斯模糊线性之和与纹理坐标扭曲纠正，有效地模拟了光线的次表面散射效果.结合表面反射和次表面散射，得到了最终的面部真实感实时渲染.该平台具有友好的交互式界面，在光线旋转时，可以查看反射和散射的效果，实现实时添加高动态范围背景、调节光照强度或者模糊程度等基本交互操作，更好地辅助用户对虚拟人进行控制和设计.
面部真实感 交互式渲染 三层材质模型 次表面散射 Realistic face Interactive rendering Three-layer material model Subsurface scattering
