无畸变的广角3D成像

《Laser & Photonics Reviews》：Wide Angle 3D Imaging without Distortions

点阵投影在三维成像中广泛应用，但大视场下易产生点密度降低和离心现象，导致边缘重构分辨率下降。本研究提出基于球面波前到笛卡尔坐标系的补偿策略，通过定制衍射光学元件实现100°视场均匀点阵投影，显著提升边缘区域三维成像一致性。该技术适用于表面检测、平整度测量、自动驾驶导航和面部识别等宽角高精度三维感知场景。

　　

摘要

点阵投影在结构光系统中被广泛用于3D成像应用。然而，在大视场（FoV）下，会出现显著的失真现象，表现为点密度降低和点偏心度增加，从而导致投影边缘的重建分辨率下降。本文提出了一种补偿策略，将球面波前映射到全局笛卡尔坐标系中以纠正这些失真。为了评估所提出方法的效果，我们设计并3D打印了衍射光学元件（DOEs），这些元件能够生成覆盖100°视场的补偿点阵，用于3D重建。这种补偿方法使得点分布更加均匀，并显著提高了3D成像分辨率的一致性，尤其是在图像边缘区域。该方法在表面检测、平整度测量、自动驾驶车辆导航和面部识别等应用中具有巨大潜力，这些领域对宽角度和高精度的3D感知要求极高。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。