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1. 引言
数字成像技术在医疗、生物学、地质学、工业制造等领域得到了广泛应用。其中三维数字成像技术具有很大的优势。数字莫尔干涉技术(white light moiré)是目前应用最为广泛的三维数字成像技术之一。本文将介绍基于白光数字莫尔的三维数字成像系统,详细阐述该系统的原理、硬件设备、成像算法及应用情况。
2. 数字莫尔干涉技术原理
数字莫尔干涉技术通过测量物体表面顶部结构和底部结构的差异性,来重建物体的三维形状。该技术是通过成像传感器拍摄的物体的两幅图像的差异来获得的。然后,这些差异被用作莫尔图案的获得,从而生成物体的三维形状。莫尔图案是由于照明光束与被照物体表面的几何形状交互产生的光学交叉干涉图案。数字化莫尔干涉技术使用计算机来处理和分析两幅图像之间的信息差异,以重建物体的三维形状。
3. 基于白光数字莫尔的三维数字成像系统硬件设备
基于白光数字莫尔的三维数字成像系统由以下部分组成:
(1)照明装置:用于提供均匀的照明光,通常使用白光LED。
(2)相机:用于捕捉物体表面双幅图像。
(3)计算机:用于控制成像系统的硬件和软件,以及分析莫尔图案并生成三维模型。
(4)物体台座:用于保持物体对称地放置。
4. 成像算法
(1)生成双幅图像:在成像系统开始工作之前,必须确定用于成像的物体。物体被放置在物体台座上,并从不同的角度拍摄两幅图像。这种方法会创建一个透视效果,可以在图像中重建三维形状。
(2)莫尔图案的分析:莫尔图案是通过两幅图像之间的比较来生成的。成像系统中计算机将两幅图像叠加在一起,并采用数字滤波器来消除任何噪声或干扰。这样处理后的莫尔图案将用于生成三维模型。
(3)生成三维模型:莫尔图案的分析将导致透视扭曲和物体的倾斜。成像系统的计算机使用几何校正算法来悬浮物体并重建三维形状。这种算法将每个像素映射到物体表面上的一个点,从而生成三维模型。
5. 应用情况
基于白光数字莫尔的三维数字成像系统已被广泛应用于许多领域。下面是几个典型的例子:
(1)医疗:该系统可用于创建人体器官和组织的三维模型,这将极大地促进研究和治疗。
(2)制造业:该系统可用于生产过程中的质量控制和产品设计。三维模型可以帮助设计师更好地了解产品的形态和结构,并预测产品的重要特征。
(3)建筑:通过该系统创建三维模型可以帮助建筑师更好地了解建筑结构,并预测建筑的重要特征。该系统也可以用于建筑结构的现场测量和保护。
6. 结论
数字莫尔干涉技术是目前应用最广泛的三维数字成像技术之一。基于白光数字莫尔的三维数字成像系统具有简单、快速和高分辨率等优点。该系统可以应用于医疗、制造业、建筑等领域,并为相关领域的研究和发展提供了巨大的帮助。