多频外差相移技术理解

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在学习结构光过程中,有几个问题一直困扰着我,慢慢地研究后,对其有了更加深入的理解,主要体现在以下几个方面:

1.多频指的是条纹的频率,即若频率为1/100,表示条纹周期数为100,代表在一幅图像中一个完整条纹出现的次数为100次,而不是一个完整条纹所占有的像素数(否则,折合不同分辨率的图像,其频率周期发生变化!)。举个例子,例如图像宽度为1024,条纹周期数为100,则每个完整条纹占有像素数大约为10.24,若改变当前的图像大小,每个完整条纹占有像素数发生改变,但是结构光本身的频率周期是没有改变的!这是结构光编码的精髓!;

2.外差后最终的频率需要为1,其表示在整幅图像中,条纹的跨度为这幅图像的宽度(当然,如果是行扫描,也可以是图像的高度!),这样处理后,相位值在整个图像跨度上的值是唯一的(一个周期内的值),达到了解包裹后相位唯一的目的;

3.在设计条纹频率时,需要满足解相过程中相位误差公式(具体可参考李中伟的博士论文),这是为了便于满足图像分辨率,便于提高允许的偏差像素数量,降低解相的困难程度!;

4.在格雷码结构光中,一般的投影仪宽度需要为1024,便于10bits编码(2^10=1024,刚好编码不多不少),但是在正弦编码结构光中,不要求投影仪的宽度大小,其原因在于格雷码编码是整型离散编码,而正弦编码是利用正弦函数,其编码数据为浮点型,无论怎样大小的投影仪,都可以通过设计正弦的周期来满足要求。例如当投影仪宽度为800时,使用格雷码需要10位(编码值冗余,因为只使用了0到799),但是采用正弦函数生成的条纹数据,仅通过一个函数即可生成不用频率下的条纹图案,十分方便,最终解包裹后,相位值从0到2pi可以连续变化;

5.多频外差比传统的格雷码,在精度上有一定的提高,此外,因为其产生的条纹图案张数少,其计算的速度会大大提高!

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