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"基于光照的大景深全聚焦3维成像"获第70届纽伦堡国际发明展金奖时间: 2018-11-13 点击: 179 次

项目名称:基于光照的大景深全聚焦3维成像 (All-in-3D Imaging of Large Ranage Scenes Based on Coded Illumin)

完 成 人:季向阳、王贵锦、张永兵、户孝围

完成单位:清华大学自动化系、电子系

项目简介:

三维成像技术可以获得完整的空间位置信息,相比传统的二维成像技术可以有效解决深度维度压缩导致的视角模糊、尺寸测量不准等问题,近来在人机交互、工业视觉、生物医疗、机器人、自动驾驶等领域有着越来越多的应用。然而当前的光学三维成像方法均采用光学镜头进行照明和成像,在面临大纵深场景时将会导致照明或成像失焦模糊,从而导致精度下降,工作距离有限,因此研究如何实现大纵深场景的高精度三维成像一直是学术界、工业界面临的难题。为解决该问题,本发明第一次提出了基于微振镜高速点扫描照明以及液体镜头电子变焦的高效率多聚焦照明成像采集机制,同时在计算深度时,提出了融合基于结构光算法的局部精细深度图以及基于聚焦栈算法的粗糙全局深度图以得到高精度全局精细深度图的算法,发明了适用于大光圈聚焦栈深度估计的最大梯度流迭代逆滤波反投影方法,可以有效降低大光圈下纹理边缘与模糊核的传播噪声对感知精度的影响,实验结果表明,相较于景深不扩展系统,提出的方法纵深覆盖能力至少可达3倍,相较于传统散斑深度成像方法,精度提高了约50倍,对比采用小光圈的景深扩展系统,采集速度提高了约10倍,实最终实现了高精度、高速度的大纵深场景三维成像。目前该发明的相关技术已应用于高速列车底盘检测、LCD安装缺陷检测以及食品包装袋检测等实际工业应用成和,产生了近10亿的直接经济效益,未来本发明的相关技术成果将扩展至生物医疗、工业视觉等更广泛的领域,具有极大的社会经济效益和广阔的发展前景。


实物彩照


原理图


颁奖合影

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