مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود دقت اسکنر لیزری با کالیبراسیون همزمان لیزر و دوربین و استفاده از تکنیک اعمال نویز

نویسندگان
1 عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک/ دانشگاه بیرجند
2 عضو هیأت علمی گروه مهندسی کامپیوتر/ دانشگاه BTH، سوئد
3 دانشجوی دکتری دانشگاه بیرجند
چکیده
اسکنر لیزری مثلث‌بندی از مرسومترین روش‌های مدل‌سازی سه‌بعدی می‌باشد. یکی از پارامترهای موثر بر دقت اسکنر، نوع دوربین (سنسور) بکار برده شده می‌باشد. خطای حاصل از کوانتیزه کردن (نمونه برداری) باعث ایجاد خطای بعدی در بازیابی عمق خواهد شد. بنابراین خطای مدل‌سازی رابطه مستقیم با اندازه پیکسل دارد. با کاهش اندازه پیکسل دوربین امکان کاهش خطای کوانتیزه کردن وجود دارد ولی به دلیل کاهش نسبت سیگنال به نویز، کیفیت تصویر تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. با توجه به محدودیت در اندازه پیکسل، در این مقاله جهت استخراج تصویر با کیفیت بالا از تکنیک اعمال نویز و روش بدیع ایجاد جابجایی نسبی بین سنسور و لنز دوربین در حین فرایند تصویربرداری استفاده شده است. اندازه‌گیری زاویه تابش لیزر جهت استفاده از روش مثلث‌بندی، از دیگر منابع مهم خطا می‌باشد. در این مقاله کالیبراسیون لیزر و دوربین بصورت همزمان و بدون نیاز به وسیله مکانیکی اضافی انجام گرفته است. مقاله حاضر ضمن بیان اصول روش ارائه شده به مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرآیند اعمال نویز پرداخته و نتایج حاصل از شبیه‌سازی بیانگر بهبود قابل‌توجه دقت اندازه‌گیری می‌باشد. تکنیک ارائه شده بصورت تجربی پیاده‌سازی و مطالعه تجربی صحت تکنیک و نتایج را تایید می‌نماید. نتایج شبیه‌سازی و نتایج تجربی گزارش شده‌اند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

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

چکیده English

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 experiment were performed. The results showed considerable improvement in measurement accuracy. The result of both simulation and experiments are reported.

کلیدواژه‌ها English

Laser scanning
Ttriangulation technique
Dithering technique
Error analysis