顕微鏡フリンジ投影プロフィロメトリーの柔軟で正確なシステムキャリブレーション法

複雑な微細構造の3次元（3D）測定タスクは、精密な製造と検査の領域で最も重要な有意性を保持します。3Dシステムのキャリブレーションは、最終的な再構成の精度を大きく決定します。広く採用されているシステムキャリブレーション法は、位相高マッピング（PHM）とステレオビジョン（SV）ベースです。前者は、システムのイメージングモデルを考慮せずに計算に直接適用できますが、非常に正確で高価な翻訳段階または標準ブロックに依存しています。後者の精度は、プロジェクターを正確に調整することが困難であるため、保証することはできません。この論文では、Scheimpflug Pinhole Projectorと超低歪みバイテルセントリックカメラで構成される光学結合顕微鏡フリンジプロジェクションプロジェクションプロジェクションプロフィロメトリーシステムを確立します。位相変調伝達と光線伝播を組み合わせた簡略化された3Dシステムキャリブレーションアプローチを導入します。この方法により、2Dターゲットのみを使用して、プロジェクター、カメラ、3D座標関係への位相のキャリブレーションなど、システムの同時キャリブレーションが可能になります。校正されたプロジェクターの外部パラメーターを使用して、ターゲットの完全なポーズを取得し、3D座標への位相の直接マッピング係数を光ジオメトリ構造と位相ラベルを介して取得できます。同等の実験では、提案された方法の実現可能性を検証します。

The three-dimensional (3D) measurement task of complex microstructures holds paramount significance in the domains of precision manufacturing and inspection. The calibration of the 3D system heavily determines the final reconstruction accuracy. The widely adopted system calibration method is phase-height mapping (PHM) and stereo vision (SV) based. The former can be applied directly to the calculation without considering the imaging model of the system, but it relies on highly precise and expensive translation stages or standard blocks. The latter's accuracy cannot be guaranteed because it is difficult to accurately calibrate the projector. In this paper, we establish an optically coupled microscopic fringe projection profilometry system that consists of a Scheimpflug pinhole projector and a super-low distortion bi-telecentric camera. We introduce a simplified 3D system calibration approach that combines phase modulation transfer and ray propagation. Our method enables the simultaneous calibration of the system, including the calibration of the projector, camera, and the phase to a 3D coordinates relationship, using only a 2D target. The calibrated projector's external parameters are used to obtain the target's complete poses, and then the direct mapping coefficients of the phase to the 3D coordinates can be obtained through the optical geometry structure and phase labels. Comparable experiments verify the feasibility of the proposed method.