ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג'

המטרה הכוללת של הליך זה היא לצלם וידאו תלת מימד ברזולוציה גבוהה במהירות זמן אמת ומעלה. זה מושג על ידי הקרנה ראשונה של תמונות דפוס שוליים סינוסואידיות על הנושא במהירות גבוהה באמצעות מקרן עיבוד אור דיגיטלי. שלושה דפוסי קו-סיגן מוזזים מוקרנים ברצף כדי להשיג דיוק גבוה.

מצלמה משמשת לצילום תמונות אלה מזווית צפייה אחרת. השלב השני הוא לחשב את השלב העטוף מכל קבוצה של שלוש תמונות דפוס שוליים. זה מושג באמצעות פונקציית משיק הקשת וערכי עוצמת התמונה.

לאחר מכן, השלבים נפרמים כדי להסיר את שני אי-הרציפות של pi הנובעים מפונקציית המשיק של הקשת. השלב האחרון הוא לאחזר את העומק מהשלב הלא עטוף של הנושא. זהו ההבדל בין מפות הפאזה הלא עטופות של הנושא לבין מישור הכיול בקנה מידה מתאים ומתורגם על ידי קבועים שנמצאו באמצעות אובייקט ייחוס.

בסופו של דבר, ניתן להציג את מסגרות הנתונים המתקבלות באמצעות תוכנה גרפית. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות אחרות כמו סריקת לייזר, הוא שהיא מסוגלת גם ברזולוציה גבוהה וגם במהירות גבוהה. מכיוון שדפוסים סינוסואידיים ידועים מוקרנים על הנושא, ניתן לאחזר נקודת נתונים תלת מימדית עבור כל פיקסל של המצלמה המשמשת במצלמה 5 76 על 5 76

אנו יכולים לאחזר למעלה מ-300,000 נקודות נתונים תלת מימדיות לכל מסגרת. למרות שלשיטה זו יש יישומים רפואיים פוטנציאליים כגון לכידת היווצרות הבעות פנים או משטח פועם של לב, ניתן ליישם אותה גם בתחומי מחקר רבים אחרים. הוא מאפשר לכידת תנועת פנים ברזולוציה גבוהה לשימוש בסרטים ומשחקי וידאו, או שיטה משופרת לשיחות ועידה בווידאו.

זה יכול לשמש גם לאיתור פגמים בסביבת ייצור. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית ככיול. קשה ללמוד את שלבי העיבוד בגלל הגיל החזותי של המערכת ומדידותיה.

הדרך הפשוטה והקלה ביותר לאתר בעיות היא באמצעות בדיקה חזותית מיומנת. הצעד הראשון הוא ליצור את דפוסי השוליים שיוקרנו. אלה מוכנים מראש באמצעות סביבת תכנות תמונות כאן, matlab.

סרטון זה יתמקד בשימוש בדפוסים בינאריים. להפקת דוגמה בינארית לא ממוקדת, השתמשו בטכניקת מיזוג צבעים ליצירת דוגמאות מילוי סינוסואידיות באמצעות פיקסלים שחורים ולבנים טהורים בלבד. צור שלוש תמונות של התבנית מוסטת פאזה זו מזו על ידי שני פאי על שלוש, כפי שמתבקש על ידי אלגוריתם הסטת הפאזה התלת-שלבי.

בהדגמה זו, שני סטים נוספים של שלושה מיוצרים עבור טכניקת ריבוי התדרים, שיכולה ללכוד שינויים חדים יותר בעומק. לאחר מכן, בחר מקרן עיבוד אור דיגיטלי במהירות גבוהה עם הגדרה מונוכרומטית. הקל על התוכנה המצורפת למקרן להעלות את התמונות לשינוי פאזה.

כעת, בחר מצלמת C, CD או COS בשחור-לבן עם קצב הלכידה הנכון עבור המערכת. זכור שהמצלמה תצטרך לצלם את כל מערך תמונות השוליים עבור כל פריים וידאו כדי למצוא את המרחק שבו יש למקם את המקרן מהאובייקט. הזז את המקרן יחסית למשטח שטוח גדול כשהטווח האנכי והאופקי של התמונה גדול מעט מהאובייקט שברצונך ללמוד.

מדוד את מרחק המקרן לקיר. השתמש בשדה הראייה הרצוי במרחק זה ובגודל חיישן המצלמה כדי למצוא את אורך המוקד של העדשה. שלב התצורה האחרון הוא לקבוע את ההפרדה הזוויתית בין המקרן למצלמה בזווית גדולה בין רכיבים אלה.

טריאנגולציה בין נקודות תכונה ברורה, אבל תכונות נוספות הולכות לאיבוד בצל. בזווית קטנה, הטריאנגולציה הופכת להיות קשה ומגבירה את הרעש בתוצאות. בדרך כלל, 10 עד 15 מעלות זו פשרה טובה.

עדיף לבצע כיול ממש לפני לכידת נתונים. עבור מערכת דה-מיקוד בינארית, בטל את המיקוד של עדשת ההקרנה עד שהתבניות במישור ההדמיה דומות לסינוסואידים באיכות גבוהה. זה עשוי לדרוש תהליך איטרטיבי של בחינת נתוני הבדיקה והתאמת העדשה.

אם השוליים מטשטשים זה את זה, המקרן לא ממוקד מדי. אם נקודות גלויות בתוך התבנית, המקרן ממוקד מדי. כעת, מקם לוח שטוח בשדות הראייה של המצלמה והמקרן.

הקרינו את תמונות השוליים הראשונות על הלוח. לאחר מכן צלם אותו עם פרויקט המצלמה והקלט את תמונות השוליים הנותרות. באותו אופן, שמור את תמונות השוליים הללו לשלב עיבוד הנתונים, ותייג אותן כמישור הכיול.

לאחר מכן, מקם אובייקט בעל ממדים ידועים בשדה הראייה של המערכת. כאן משתמשים בקוביית קצף קשיחה המכוסה בריבועים של קצף דבק מפוזר. הקרן את אותה סדרה של תמונות שוליים על הקובייה.

צילום כל אחד מהם באמצעות המצלמה. שמור את התמונות שצולמו לשלב העיבוד, ותייג אותן כקוביית הכיול. כדי לאסוף נתונים.

מקם את הנושא במישור המוקד של המצלמה, הקרן תמונות שוליים על הנושא וצלם אותן. מהירות גבוהה נדרשת בדרך כלל ללכידת תנועה נכונה במהירות גבוהה. העין האנושית יכולה לראות רק את השוליים.

בהפרעה זמנית. השתמש בתמונות שצולמו כדי לסייע בהתאמות לצמצם המצלמה. כדי לייעל את רמת האור, תמונות השוליים צריכות להיות בהירות ככל האפשר, אך לא רוויות.

השלב הבא הוא עיבוד לאחר הנתונים. באלגוריתם הסטת הפאזה בן שלושת השלבים, הפאזה היא הארגומנט של פונקציית הקוסיגן הקובעת את מיקומה של נקודה בתוך התבנית הסינוסואידית. יושם אלגוריתם לקביעת שלב זה בכל נקודה מתמונות השוליים, שלב עטוף מחושב זה נמצא במרווח.

PI שלילי ל-PI מחילים אלגוריתם זה על מישור הכיול והקובייה ועל נתוני הנושא. לאחר מכן פרקו את מפות הפאזה באמצעות אלגוריתם אחר כדי להוסיף או להחסיר שני pi בקפיצות פאזה בטכניקה מרובת התדרים, מפות הפאזה העטופות עבור כל תדר משולבות כדי להניב מפת פאזה אחת לא עטופה, בשלב זה, חשוב לבחון מחדש את שלב הכיול. קח חתך אופקי ממרכז מפת הפאזה של מישור הכיול.

הסר את הפרופיל הגדול שלו כדי לקבל הערכת שגיאת פאזה. אם הדפוס המוקרן היה ממוקד מדי, השגיאה תהיה גדולה. כוונן את עדשת המקרן לפי הצורך כדי לקבל שגיאה בטווח.

שלילי 0.1 עד 0.1 רדיאנים. לאחר מכן, אלגוריתם שלישי מחשב את עומק קוביית הכיול. זהו ההבדל בין קוביית הכיול למפות הפאזה של מישור הייחוס.

מכאן נקבע גורם קנה מידה. עומק הנושא נמצא על ידי הפחתת מפת הפאזה של מישור הייחוס מזה של הנושא והחלת גורם קנה המידה. כעת ניתן לשמור את הנתונים להדמיה ב-MATLAB או בתוכנה גרפית תלת מימדית אחרת.

הטכניקה מאפשרת הדמיה תלת מימדית בזמן אמת של פנים אנושיות ברזולוציה גבוהה מספיק כדי לחשוף פרטים עדינים. הקבוצה של שלוש התמונות משמאל היא הפנים המלאות המוצגות במצבי דו-ממד, מרקם, שכבת-על, הצללה ותאורה ומסגרת תיל. במרכז תקריב של מסגרת תיל של אזור האף.

שימו לב שצפיפות הנקודות מימין היא מבט מקרוב על האזור סביב העין. תמונות אלה הופקו באמצעות דפוסי שוליים סינוסואידיים. מוצג כאן סרטון תלת מימד של היווצרות חיוך.

הסרטון צולם ב-60 הרץ ברזולוציה של 640 על 480 נעשה שימוש בדפוסי שוליים סינוסואידיים. אפשר לעשות וידאו תלת מימד חי, לכידה, עיבוד ורינדור. בסרטון זה, המדידות התלת-ממדיות מוצגות ב-30 הרץ על מסך המחשב.

כדוגמה אחרונה ליכולות של שיטה זו, זה מראה הדמיית וידאו תלת מימדית של לב ארנב חי. באמצעות דה-פוקוס בינארי, קצב הלב היה כ-200 פעימות לדקה. קצב הלכידה התלת-ממדית היה 166 הרץ ברזולוציה של 576 על 576.

מהירות גבוהה הייתה נחוצה כדי למנוע חפצי תנועה. לאחר שליטה בכיול, ניתן לבצע לכידת נתונים ועיבוד נתונים תוך מספר שעות אם מבוצעים כראוי. עם תוכנת עיבוד המיועדת למהירות, ניתן להציג הרבה מאוד תוצאות מעבד על מסך המחשב בזמן אמת לאחר פיתוחו.

טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מכניקת פני השטח של הלב לחקור את גיאומטריית פני השטח הדינמית של לב ארנב פועם באמצעות נתוני וידאו תלת מימדיים ברזולוציה גבוהה. לאחר צפייה בסרטון זה, אמורה להיות לך הבנה בסיסית כיצד לתכנן ולהפעיל מערכת וידאו תלת מימדית ברזולוציה גבוהה ובמהירות גבוהה. בפרט, עליך להכיר את המושגים מאחורי הקרנת שוליים דיגיטלית עם הדפוסים הבינאריים הממוקדים ושיטת כיול מישור הייחוס.

אתה אמור גם להיות מסוגל לזהות את ההבדל בין מפות פאזה לא עטופות טובות ורעות.