项目名称: 基于LED阵列单光子探测的高分辨率实时三维成像方法研究

项目编号: No.61201401

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 电子学与信息系统

项目作者: 王焕钦

作者单位: 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额: 25万元

中文摘要: 三维成像能够更加真实地描述三维场景中物体的位置和运动信息,在机器视觉、逆向工程、自主导航、虚拟现实、人机交互等领域具有广泛的应用前景。本项目开展一种基于LED阵列单光子探测的三维成像原理、方法及关键技术研究,拟利用盖革模式下APD阵列高灵敏的单光子探测特性,通过快速时分电扫描密集封装的二维LED阵列TOF测距系统,实现非机械扫描、高像素、高分辨率、快速的深度图像获取;通过探索共用透镜成像方法和高效的插值处理算法,实现深度图像与二维图像的实时、高精度配准与融合;同时开展光电测距理论研究,建立测距成像信噪比模型,阐明系统各参数间的相互作用机制,并实现成像系统的优化设计。通过开展本项目研究能够解决现有三维成像技术存在的探测灵敏度低、获取速度慢以及配准精度差等不足,其预期成果将为发展新型三维测距成像方法,构建小体积、低成本、高分辨率、实时的三维成像系统提供理论基础与技术支撑。

中文关键词: 三维成像;TOF测距;盖革模式APD;时间相关单光子计数;LED阵列

英文摘要: Three dimensional (3D) imaging can adequately describe the relative position and motion of the different objects in a real 3D scene, which has wide application in the field of machine vision, reverse engineering, automatic navigation, virtual reality and man-machine interaction. The project will study the principle, method and key technique on a LED-array-based high-resolution real-time 3D imaging sensor using single-photon detection technology. By using high sensitive Geiger-mode APD array detector and fast time-division electrical scanning close packaged two dimensional (2D) LED array TOF ranging system, the imaging sensor can obtain high-pixel, high-resolution and real-time range images without any mechanic moving part. Moreover, the imaging sensor also can achieve high precision registration and data fusion between range image and 2D image by sharing one lens method and using highly efficient interpolation algorithm. Last, a range imaging signal-to-noise ratio (SNR) model, which can illustrate the interaction mechanism between different parameters of imaging sensor, will be built based on the basic photoelectric ranging theory for guiding the optimized design of this imaging sensor. By studying on this project, it can overcome many deficiencies of those traditional 3D imaging technology, such as low detectio

英文关键词: 3D imaging;TOF ranging;Geiger-mode APD;time-correlated single photon counting;LED array

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