بهبود دقت اسكنر ليزري با كاليبراسيون همزمان ليزر و دوربين و استفاده از تكنيك اعمال نويز

Improving the accuracy of laser scanning using dithering technique and simultaneous laser and camera calibration

اسكنر ليزري مثلث بندي از مرسومترين روش هاي مدلسازي سه بعدي مي باشد. يكي از پارامترهاي موثر بر دقت اسكنر، نوع دوربين (سنسور) به كار برده شده مي باشد. خطاي حاصل از كوانتيزه كردن (نمونه برداري) باعث ايجاد خطاي بعدي در بازيابي عمق خواهد شد. بنابراين خطاي مدل سازي رابطه مستقيم با اندازه پيكسل دارد. با كاهش اندازه پيكسل دوربين امكان كاهش خطاي كوانتيزه كردن وجود دارد ولي به دليل كاهش نسبت سيگنال به نويز، كيفيت تصوير تحت تاثير قرار خواهد گرفت. با توجه به محدوديت در اندازه پيكسل، در اين مقاله جهت استخراج تصوير با كيفيت بالا از تكنيك اعمال نويز و روش بديع ايجاد جابه جايي نسبي بين سنسور و لنز دوربين در حين فرايند تصويربرداري استفاده شده است. اندازه گيري زاويه تابش ليزر جهت استفاده از روش مثلث بندي، از ديگر منابع مهم خطا مي باشد. در اين مقا له كاليبراسيون ليزر و دوربين به صورت همزمان و بدون نياز به وسيله مكانيكي اضافي انجام گرفته است. مقاله حاضر ضمن بيان اصول روش ارايه شده به مدل سازي و شبيه سازي فرايند اعمال نويز پرداخته و نتايج حاصل از شبيه سازي بيانگر بهبود قابل توجه دقت اندازه گيري مي باشد. تكنيك ارايه شده به صورت تجربي پياده سازي و مطالعه تجربي صحت تكنيك و نتايج را تاييد مي نمايد. نتايج شبيه سازي و نتايج تجربي گزارش شده اند.

Ttriangulation technique is one of the most commonly techniques used in three dimensional measurements. The depth reconstruction accuracy is a direct impact of the quantization process, and so it is related to the pixel size of the sensor. By decreasing the pixel size, the accuracy can be improved however it will affect the quality of the image as it reduces the SNR. Dithering technique may be used to reduce the errors during quantization. The current study introduces a novel technique in which a relative fine movement between object and sensor is generated during picture capture. The calibration of laser and camera is another important factor affecting the accuracy of the scanner. In this study, the laser is calibrated in high precision with the camera simultaneously without any extra mechanical device. The paper firstly describes the theory of the noise introduction technique followed by modeling and simulation of the process. The results obtained from simulation show great improvement in measurement accuracy. To evaluate the result in a real world, a control rig was designed and built following which experiments were performed. The results showed considerable improvement in measurement accuracy. The result of both simulation and experiments are reported.