仪器仪表学报

作者：蒋威，易定容，孔令华，余卿，崔长彩

单位：蒋威,华侨大学机电及自动化学院厦门361021,,易定容,华侨大学机电及自动化学院厦门361021,,孔令华,福建工程学院机械与汽车工程学院福州350118,,余卿,华侨大学机电及自动化学院厦门361021,,崔长彩,华侨大学机电及自动化学院厦门361021,

关键词：离焦深度法;多光谱3D成像;纵向色散;快照式窄带多光谱成像;单目单次曝光3D成像

基金：国家自然科学基金（51775200）项目资助

已有3D成像方法难以实现单目、单帧图像条件下同时获取场景图像及深度信息，也不能兼具时间效率高、体积紧凑、能耗低等优点。为此，创新地提出多光谱3D成像方法，通过具有纵向色散的光学成像镜头与快照式多光谱图像传感器两部分构成图像采集系统，使用离焦深度还原算法获取深度信息。其基本原理为：首先，增强纵向色差光学镜头使得同一物点在不同光谱波段图像上的成像离焦程度不同；其次，快照式窄带多光谱图像传感器单帧曝光同时获取多幅窄带光谱图像；再通过离焦深度还原算法根据多光谱图像边缘梯度获取3D信息。实验采用纵向色散增强型光学成像系统及快照式多光谱相机捕获450±10nm、525±10nm、620±10nm3通道光谱图像，对5m内场景进行3D深度恢复，获得了深度误差不高于5cm的测量结果。实验结果表明多光谱3D视觉方法可以实现单目、所提单帧图像的深度估计。该方法能同时获得视觉及深度信息且无需空间位置配准及预先深度刻度，单帧图像处理平均耗时0?186s，图像采集系统尺寸为120mm×77mm×65mm，其工作功率约为10W，兼具时间效率高、体积紧凑、能耗低等优点。因此，所提方法有望在无人驾驶及智能机器人等领域获得广泛应用。

来源：2019年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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