Medición tridimensional de objetos por proyección de patrones binarios fuera de foco

Abstract

Los sistemas de luz estructurada son implementados cada vez con mayor frecuencia para generar mediciones de la forma tridimensional de objetos reales. Lo anterior se debe a la capacidad de medición de objetos dinámicos y estáticos, precisión en la medición y ser un método de no contacto. En este sentido, el método de proyección digital de patrones de franjas sinusoidales en conjunto con los algoritmos de corrimiento de fase se ha vuelto muy popular, debido a que tiene la ventaja de poderse implementar usando un proyector comercial de imágenes y una cámara digital. Bajo el esquema anterior, aún existe el desafío de realizar mediciones a alta velocidad (poco tiempo de computo) sin sacrificar la exactitud. La velocidad de medición depende en gran parte del número de patrones proyectados/capturados. Mientras que la exactitud de los modelos generados depende principalmente de la relación señal a ruido de los patrones capturados y de la forma sinusoidal de los mismos. La forma sinusoidal de los patrones de franjas es afectada por la respuesta no lineal a la intensidad entre la entrada y salida de los proyectores digitales, lo cual es conocida como gamma del proyector. La respuesta no lineal del proyector introduce armónicos en las imágenes capturadas para generar el modelo tridimensional. Generando así, que la distribución de intensidad de los patrones capturados ya no esté con base en una función sinusoidal, es decir, se pierde la forma sinusoidal. Esta tesis doctoral, está orientada a la generación de patrones binarios de franjas, que al ser proyectados fuera de foco se obtenga la forma sinusoidal requerida para la reconstrucción tridimensional. Lo cual sirve como alternativa para evitar el error introducido por la respuesta no lineal del proyector. En específico, se hacen dos propuestas para para generar los patrones binarios, la primera propuesta está basada en la técnica de modulación de ancho de pulso y tiene el propósito de reducir la amplitud de sus armónicos por medio del promedio de tres patrones de este tipo. Para lo cual, se generan y proyectan imágenes codificadas en color y se capturan como imágenes en escala de grises. La segunda propuesta está basada en el esquema de minimización local. Donde los patrones binarios son generados por la repetición, en los ejes x e y, de una matriz de soluciones cuyos arreglos (o filas) fueron obtenidos por medio de un esquema de búsqueda exhaustiva basado en la reducción del espacio solución con un enfoque unidimensional. Con ambas propuestas, se presentan simulaciones numéricas y resultados experimentales.