研究目的
研究利用高速LED阵列进行单像素三维重建，以提高动态性能和精度。
研究成果
该系统在单像素三维重建的动态性能方面展现出显著提升，以0.50毫米精度实现122帧/秒的成像速度。同时支持40帧/秒的彩色三维成像。未来改进方向可能包括算法优化与更高性能探测器的应用。
研究不足
由于光度立体算法中采用了有限差分原理，重建精度主要受物体边缘附近区域的影响。
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通过高速LED阵列实现单像素三维重建
DOI：10.1088/2515-7647/ab83e5
期刊：Journal of Physics: Photonics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
三维重建可通过多种方式实现，其中光度立体法是一种成熟且被深入研究的方法。在光度立体法中，不同光照条件下二维图像的几何校准或像素匹配对三维重建精度至关重要，而场景动态性使该任务变得困难。本研究提出一种利用结构化照明的单像素三维重建系统，通过高速LED阵列实现。通过执行500kHz结构化照明并用位于不同空间位置的探测器捕获反射光强度，以每秒122帧的速度重建出分辨率达64×64像素的不同阴影二维图像。进一步利用光度立体算法推导的表面梯度重建场景三维轮廓，最小精度达到0.50毫米。该系统还能以每秒40帧的速度通过RGB LED阵列实现彩色三维成像。所展示的系统显著提升了单像素三维重建系统的动态性能，为快速三维检测等众多应用提供了潜在解决方案。
作者：
Ming Wang，Ming-jie Sun，Chao Huang
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