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快速三維光學傳感技術有多牛！光學儀器一秒投射了兩萬次圖案
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| 獲取一個物體的三維數據 需要多長時間？南京理工大學電子工程與光電技術學院85后年輕教授的最新科研成果 一秒鐘可以獲取5000幅三維數據handheld video borescope 捕捉到人眼都無法察覺的瞬間形態。 上個星期 左超在實驗室展示了他的快速三維光學傳感技術。只見一個小型光學投影裝置、幾臺高速攝像機與計算機相連 當物體一放到這臺成像系統前 顯示器上就立刻出現了該物體的三維影像。 就在剛剛那一秒的瞬間 我們的光學儀器已經向物體投射了兩萬次變換的光學圖案 并利用高速攝像機進行同步拍攝 最后由這些圖像重構了5000幅的三維圖像。左超介紹 之所以能達到如此高的三維成像速度 秘訣在于他們所用的光學投影系統以及三維重建的方法。 他解釋 三維數據的獲取主要有3個步驟 將結構光投影到待測物體上 通過照相機拍攝圖像handheld video borescope 再通過圖像重構三維數據。目前現有技術 一秒鐘最多只能向物體投射數十幅結構光 而我們的技術可以達到兩萬幅。他介紹 這個突破借助了他們設計的數字微鏡陣列投影系統 在一個1厘米見方的平面上 設置了百萬個角度可變的小鏡子 拍攝過程中 這些小鏡子能實現快速翻轉 從而達到光學圖案的快速切換。 在圖片的利用、三維數據的重建上 他們也突破了瓶頸。以往的算法。 需要十余幅圖像甚至更多才能重構一次三維數據 而我們的新算法最少僅需3幅。瞬間生成的圖像多 重構需要的圖像少 這樣一來一去 獲得的三維數據量大大增加 三維模型就更快速、準確。 左超介紹 即便是人眼無法捕獲的高速運動中的物體 如正在下落的乒乓球、快速轉動的電扇葉片 在此系統前都無處遁形 能夠被捕捉到完完整整的三維數據。 2011年起 左超在該校陳錢教授的帶領下開始了三維光學傳感相關研究工作 并于2012年研發出了實時三維成像系統。該系統一秒鐘可以實時拍攝120幅三維照片 比我們平時所看的電視機的刷新頻率都要高5倍 當時這一技術在行業內已非常領先。而我們最新的技術又比它快了一到兩個數量級。目前僅有美國的一所大學開展同類研究。 據悉 這項成果近日發表在光學領域的著名期刊OpticsExpress上。 并被選作OSAImageoftheWeek（美國光學學會周圖）亮點報道。 這項技術應用范圍很廣。左超舉例 比如在線檢測 流水線上生產出來的結構零件 即使在運動著的流水線上。 一通過該儀器 就可以精確獲得其長、寬、高及體積等 并判斷其尺寸是否達標；還可以應用到機器人導航 如機器人在抓取物體時 識別、判斷、抓取等在瞬間完成 不會造成動作不連貫。 值得一提的是 除快速三維掃描系統外 左超和他的研究生們還研發出了具有全自動拼接功能的三維掃描儀medical endoscope camera 物體經掃描儀全方位自動掃描并進行數據處理后 可在計算機中形成三維模型 模型隨即就可送入3D打印機 打印出一個一模一樣的立體塑像。 |
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