DE102011118349A1 - Methode zur Erfassung von Szenen mit hoher Intensitätsdynamik mit dem Streifenlichtprojektionsverfahren - Google Patents

Methode zur Erfassung von Szenen mit hoher Intensitätsdynamik mit dem Streifenlichtprojektionsverfahren Download PDF

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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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Abstract

Streifenprojektionssystem für Szenen mit hoher Intensitätsdynamik, gekennzeichnet durch: Verknüpfung von direkt am Bildsensor ausgelesener, unterschiedlich belichteter Bilder zur Erfassung von Szenen beim Streifenlichtprojektionsverfahren mit hoher Intensitätsdynamik.

Description

  • 1. Stand der Technik
  • Zur Bestimmung der Oberflächenstruktur werden unter anderem seit einigen Jahren Streifenprojektionssysteme eingesetzt. Dazu werden mittels eines Lichtprojektors n (z. B. n = 16) n meist horizontale oder vertikale Streifen auf das Messobjekt projiziert, ein auf das Messobjekt ausgerichteter Bildsensor mit entsprechender Abbildungsoptik nimmt jeweils ein Bild pro projiziertem Muster auf. Die aufprojizierten Streifen können sinusförmig mit jeweils unterschiedlicher Ortsfrequenz sein oder Hell/Dunkel Streifen (Graycodes) oder eine Kombination sein. Andere Muster wurden ebenfalls in der Literatur beschrieben. Insgesamt erhält man einen Bildstapel der zur Berechnung der Topographie der Objektoberfläche herangezogen werden kann. Über entsprechende Auswerteverfahren erhält man als Resultat eine Punktewolke, wobei ein Punkt einen Oberflächenpunkt des Messobjekts dreidimensional repräsentiert.
  • Ein wesentliches Problem bei der Streifenlichtprojektion stellt die hohe Intensitätsdynamik dar die oft bei nicht präparierten Messobjekten auftritt. Spekular reflektierende Bereiche treten oft neben stark absorbierenden Stellen auf. Dynamikumfänge von 106:1 (= 120 dB) sind keine Seltenheit. Viele Algorithmen können Punkte aus zu hellen oder zu dunklen Stellen einer Szene nicht auswerten. Diese Stellen werden daher meist vom weiteren Verfahren ausgeschlossen. Von einem robusten Messverfahren wird jedoch verlangt eine möglichst dichte und geschlossene Punktewolke zu liefern.
  • Es ist daher ein Verfahren notwendig, das ohne wesentliche Kompromisse in der Messgeschwindigkeit mit solchen Dynamikbereichen umgehen kann.
  • Dies wird erfindungsgemäss dadurch gelöst dass der Bildsensor zeitlich mehrfach nacheinander ausgelesen wird während er belichtet wird. Die einzelnen ausgelesenen Bilder werden sofort von einer Steuerlogik zu einem resultierenden Bild mit höherer Bittiefe zusammengesetzt. Das erste ausgelesene Bild ist das am kürzesten belichtete und somit das höchstwertige, das letzte Bild das am längsten belichtet und somit das niederwertigste. Auf diese Art und Weise lässt sich eine Messsequenz realisieren die zeitlich deutlich kürzer ist verglichen mit einer Sequenz die mehrere Bildstapel nacheinander mit unterschiedlichen Belichtungszeiten einliest.
  • Auführungsbeispiele
  • Rolling Shutter (Schlitzverschluss)
  • . zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Steuerlogik (1) steuert den Bildsensor (2) und einen Lichtprojektor (3). Die Steuerlogik sorgt dafür dass das nächste Streifenmuster (4) zeilenweise in den Lichtprojektor geschrieben wird (4) (s. zeitliche Darstellung in ). Die Belichtung des Bildsensors startet zeitversetzt zum Startsignal für den Lichtprojektor. Nachdem der Bildsensor einmal komplett ausgelesen wurde erfolgt, abhängig von der Belichtungszeiteinstellung nach einer gewissen Zeit ein weiteres Auslesen (5), (6), (7) usw. Die einzelnen Bilder werden dann mit einer der Belichtungszeit entsprechenden Konstante multipliziert und dann aufaddiert. Dann beginnt eine neue Sequenz mit dem Streifenlichtmuster n + 1 (8).
  • Global Shutter
  • Beim global shutter erfolgt die erste Belichtung (5) (siehe ) nachdem das gesamte Streifenmuster in den Lichtprojektor geschrieben wurde. Danach wird der Sensor bei laufender Belichtung mehrfach ausgelesen (6), (7). Nach erfolgter Belichtung beginnt die neue Sequenz mit dem Streifenlichtmuster n + 1 (13).

Claims (5)

  1. Streifenprojektionssystem für Szenen mit hoher Intensitätsdynamik, gekennzeichnet durch: Verknüpfung von direkt am Bildsensor ausgelesener, unterschiedlich belichteter Bilder zur Erfassung von Szenen beim Streifenlichtprojektionsverfahren mit hoher Intensitätsdynamik.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das die Teilbilder von einer Logik zu einem Bild mit einer höheren Bittiefe zusammengesetzt werden
  3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen mit einem Bildsensor nach dem Rolling shutter Prinzip erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen mit einem Bildsensor nach dem Global shutter Prinzip erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass die Teilbilder von einer nachgeschalteten Logik mit einer Konstanten multipliziert werden und dann addiert werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11022435B2 (en) * 2016-05-13 2021-06-01 Kallion, Inc. Pattern projection depth value 3D scanning device and method

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