结构光中的相移如何获得亚像素精度？

Question

我正在寻找如何通过相移实现亚像素精度的解释。

我的问题是：
如果我有一个具有离散列数的投影仪和一个具有更多列的相机，那么我如何才能找到每个相机像素的精确深度值？ 是否假设投影像素值正在影响它的邻居？

也许这张图片我的问题更清楚了。 在观察到的图像（相机像素）中，多个像素将始终包含相同的强度，因此会产生相同的对应关系（这可能是错误的）。 如果我们只拟合每个像素的正弦曲线，我们就没有任何额外的信息——是吗？ 图像呈现绝对清晰的投影。

Answer 1

为了了解结构照明系统中的分辨率限制，我将给出以下方案：

• 如果投影仪显示伪随机点/代码字，以便可以使用三角测量法来找到对应关系，则投影仪在u和v方向上​​的分辨率都会限制我们。
• 如果投影仪显示二进制图案，则可以实现更高的空间分辨率。 这是因为这种技术使用垂直或水平条纹进行编码，因此其空间分辨率仅受投影仪在u或v方向上的分辨率的限制，而不受这两者的限制。
• 通过在两个方向上使用连续的图案可以实现更高的空间分辨率，并且这些图案本质上通常是正弦曲线的（不再受投影仪规格的限制）（与其使用结构化图案的强度来寻找对应点，它还使用相位作为约束条件）。如果系统已校准，则逐像素求解（x; y; z）坐标。

基于相移的方法（使用正弦波图形的数字条纹投影）可以在投影机和相机之间进行精确的子像素对应，而无需任何插值。 因此，理论上，如果正确执行校准，则可以实现高精度的3D形状测量。

有关更多信息，请检查以下参考：

S. Zhang，“使用数字条纹投影技术进行实时3D形状测量的最新进展”，选集。 激光工程 48（2），149–158（2010）。

W. Lohry，V。Chen和S. Zhang，“使用编码条纹图案进行绝对三维形状测量，而无需相位展开或投影仪校准”，选项。 Express 22，1287-1301（2014）。

Answer 2

假设（或拥有）完美清晰的投影仪图像确实抑制了具有子（投影仪）像素分辨率的深度重建，如下所示：

去过那里，做过，不起作用（-：

但是，正如巴塞尔所说，在大多数情况下，由于聚焦光学器件不完善，投影图像会略微模糊，或者您必须故意使投影仪散焦，以便通过相移实现亚像素分辨率。 散焦的代价是影响信噪比 (SNR)，从而产生最佳散焦点的存在。