Метод фазовой триангуляции со статистической фильтрацией для измерений в условиях случайных аддитивных помех и ограниченного динамического диапазона фотоприёмника

Изучено применение оптических методов для измерения параметров трёхмерных объектов. Рассмотрены методы расшифровки фазовых изображений в условиях аддитивных помех и ограниченного динамического диапазона фотоприёмника. Существующие методы расшифровки фазовых изображений вносят нелинейные искажения и систематическую погрешность в результаты измерений в указанных условиях. Предложен исключающий систематические искажения результатов измерений метод фазовой триангуляции со статистической фильтрацией данных для измерения трёхмерного профиля объекта в условиях случайного аддитивного шума и ограниченного динамического диапазона фотоприёмника. Метод основан на адаптивной фильтрации и статистическом анализе распределения интенсивности в зарегистрированных фазовых изображениях. Аналитически исследована погрешность метода расшифровки фазовых изображений с использованием статистической фильтрации данных и пороговой фильтрации. Предложенный метод можно применять для расшифровки данных в системах измерения трёхмерной геометрии, реализующих метод фазовой триангуляции.

1. Gorthi S. S., Rastogi P., Optics and Lasers in Engineering, 2010, vol. 48, iss. 2, pp. 133–140. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2009.09.001

2. D’Apuzzo N., Proceedings SPIE, 2006, vol. 6056, 605605. https://doi.org/10.1117/12.650123

3. Zhang S., Opt. Lasers Eng, 2010, vol. 48 (2), pp. 149–158. https://doi.org/10.1016/J.OPTLASENG.2009.03.008

4. Gruber M., Hausler G., Simple, robust and accurate phasemeasuring triangulation, Optik, 1992, vol. 3, pp. 118–122.

5. Chen L., Liang C., Nguyen X., Shu Y., Wu H.-W., Meas. Sci. Technol., 2010, vol. 21(10), 105309. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/10/105309

6. Двойнишников С. В., Куликов Д. В., Меледин В. Г. Оптоэлектронный метод бесконтактного восстановления профиля поверхности трёхмерных объектов сложной формы // Метрология. 2010. № 4. С. 15–27 [Dvoynishnikov S. V., Kulikov D. V., Meledin V. G., Measurement Techniques, 2010, vol. 53(6), pp. 648–656. https://doi.org/10.1007/S11018-010-9556-0].

7. Двойнишников С. В., Аникин Ю. А., Кабардин И. К., Куликов Д. В., Меледин В. Г. Оптоэлектронный метод бесконтактного измерения профиля поверхности крупногабаритных объектов сложной формы // Измерительная техника. 2016. № 1. С. 17–22 [Dvoinishnikov S. V., Anikin Y. A., Kabardin I. K., Kulikov D. V., Meledin V. G., Measurement Techniques, 2016, vol. 59(1), pp. 21–27. https://doi.org/10.1007/S11018-016-0910-8].

8. Двойнишников С. В., Меледин В. Г., Главный В. Г., Наумов И. В., Чубов А. С. Оценка оптимальной частоты пространственной модуляции излучения 3D-измерений // Измерительная техника. 2015. № 5. С. 24–27 [Dvoinishnikov S. V., Meledin V. G., Glavnyi V. G., Naumov I. V., Chubov A. S., Measurement Techniques, 2015, vol. 58(5), pp. 506–511. https://doi.org/10.1007/S11018-015-0745-8].

9. Dvoynishnikov S. V., Rakhmanov V. V., Kabardin I. K., Meledin V. G., Measurement, 2019, vol. 145, pp. 63–70. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.05.054

10. Lv S., Jiang M., Su C., Zhang L., Zhang F., Sui Q., Jia L., Sensors, 2021, vol. 21, 4463. https://doi.org/10.3390/s21134463

11. Wankhede P., Kodey S., Kurra S, Radhika S., Measurement, 2022, vol. 187, 110273. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110273

12. Rudyk A., Semenov A., Kryvinska N., Semenova O., Measurement, 2022, vol. 187, 110271. http://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110271

13. Jiang Y., Wang S., Qin H., Li B., Li Q., Measurement, 2021, vol. 186, 110207. https://doi.org/10.1088/1361-6501%2Fac1b41

14. Dong Y., Li Z., Zhu L., Zhang X., Measurement, 2021, vol. 186, 110199. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110199

15. Guo F., Yang B., Zheng W., Liu S., Measurement, 2021, vol. 186, 110165. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110165

16. Fan J., F eng Y., Mo J., Wang S., Liang Q., Measurement, 2021, vol. 185, 110029. http://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110029

17. Wang H., Ma J., Yang H., Sun F., Wei Y., Wang L., Measurement, 2021, vol. 185, 110003. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.110003

18. Shi B., Ma Z., Ni X., Liu J., Liu H., Measurement, 2021, vol. 185, 109938. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109938

19. Zhang Y., Fan N., Wu Y., Wu G., Luo H., Yan J., Yang S., Liu F., Measurement, 2021, vol. 171, 108762. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108762

20. Luhmann T., ISPRS J. Photogramm. Remote Sens, 2010, vol. 65(6), pp. 558–569. https://doi.org/10.1016/J.ISPRSJPRS.2010.06.003

21. Li B., An Y., Capelleri D., Xu J., Zhang S., Int. J. Intell. Robot. Appl, 2017, vol. 1 (1), pp. 86–103. https://doi.org/10.1007/s41315-016-0001-7

22. Matthias S., Kästner M., Reithmeier E., Measurement, 2015, vol. 73, pp. 239–246. https://doi.org/10.1016/J.MEASUREMENT.2015.05.024

23. Chu C., Yang H., Wang L., Measurement, 2019, vol. 145, pp. 410–418. https://doi.org/10.1016/J.MEASUREMENT.2019.02.058

24. Koutecký T., Paloušek D., Brandejs J., Measurement, 2016, vol. 94, pp. 60–70. https://doi.org/10.1016/J.MEASUREMENT.2016.07.067

25. Cao X., Xie W., Ahmed S. M., Li C. R., Measurement, 2020, vol. 159, 107771. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.107771

26. Пат. № 2433372 РФ / Двойнишников С. В., Меледин В. Г. // Изобретения. Полезные модели. 2011. № 31 [Dvojnishnikov S. V., Meledin V. G., RF Patent no. 2433372, Byull. Izobret., no. 31 (2011)].

27. Пат. № 2439489 РФ / Двойнишников С. В., Меледин В. Г. // Изобретения. Полезные модели. 2012. № 1 [Dvojnishnikov S. V., Meledin V. G., RF Patent no. 2439489, Byull. Izobret., no. 1 (2012)].