Corrección del error de fase para un sistema de reconstrucción tridimensional por proyección de franjas sinusoidales

Abstract

Los sistemas de reconstrucción tridimensional (3D) formados por dispositivos digitales y que se basan en el algoritmo de corrimiento de fase, son usados ampliamente para realizar mediciones 3D de alta precisión. Tradicionalmente se emplean proyectores digitales clásicos para proyectar las franjas sobre el objeto de estudio. Sin embargo, la distorsión gamma de estos dispositivos, produce que el perfil de las franjas capturadas por la cámara no sea sinusoidal, lo que introduce un error en la fase y por lo tanto un error en la medición. En el presente trabajo se propone un método para corregir el error de fase generado por los armónicos de alta frecuencia del perfil de las franjas y por la distorsión gamma del proyector, teniendo en cuenta el carácter no tele-céntrico del sistema de adquisición y las aberraciones de los sistemas formadores de imágenes. Debido a las propiedades del sistema, el método propuesto adopta aproximación spline para modelizar con precisión el error de fase a partir de la fase de referencia, que se obtiene a partir de un ajuste polinómico. Con el método propuesto se puede obtener un sistema de reconstrucción 3D de alta precisión, utilizando el algoritmo de corrimiento de fase a cuatro imágenes. Los resultados experimentales obtenidos prueban su fiabilidad y validez.

Three-dimensional reconstruction systems formed by digital devices that use the phase shifting algorithm are highly implemented to make high accuracy three-dimensional measures. Traditionally digital projectors are implemented to project, on the object surface, sinusoidal fringes. However, the gamma distortion of the projector causes that fringes profile, captured by the camera be seen like non-sinusoidal. This introduces a phase error and thus a measure error. This paper proposes a method to correct the phase error generated by high frequency harmonics of the fringes profile and by gamma distortion of the projector, taking to account the non telecentric character of the acquisition system and its geometrical aberrations. Due to the properties of the system, the proposed method implements spline interpolation to extract with accuracy the phase error since reference phase, which is obtained by polynomial interpolation. With the proposed method is possible to obtain a high accuracy three-dimensional reconstruction system by using the phase-shifting algorithm. The experimental results obtained prove his reliability and validity.