Three-Dimensional Shape Measurement of a Specular Object by LED Array Reflection

Abstract

An optical method to measure the three-dimensional (3D) shape of a surface with specular reflection is proposed. The proposed method is based on the analysis of the geometric path of the light from a point source, and the relative displacements of points in the reflection image. The 3D shape of a concave mirror is shown to be determined approximately via experiments, where the vision system consists of LED array illumination, a half-mirror, and an imaging sensor. . 나아가서, 간섭무 늬(Fringe)와 같이 특정 패턴과 위상정보를 갖는 구조광을 물 체의 표면에 투사하고 반사광에 의한 이미지가 어떻게 변형 되는지를 분석하여 3차원 형상정보를 알아내는 방법이 많이 사용되며 [3] , 이는 통상적으로 Deflectometry로 알려져 있어 금속면과 같은 경면반사특성을 갖는 물체에 효과적으로 적 용되는 사례가 보고되고 있다 [4][5][6] . 일반적인 광학적 방법은 특정 목적에 맞게 설계된 주기나 위상의 간섭무늬와 같은 패 턴을 컴퓨터로 만들고 이를 스크린에 표시한 후, 반사체에서 반사된 영상을 카메라로 취득하여 분석하는 형태가 대부분 이나, 반사된 영상만으로 정확한 3D 형상 정보를 구하기 위 해서는 정확한 Calibration이나 초기값의 제공이 필요하며, 이는 Height-Slope Ambiguity에 기인한다 [6,7] . 이것은 다음과 같이 간단한 광로의 예를 통해 설명될 수 있다. Figure 1에서 광원에서 나온 빛이 반사면에서 입사각과 동일한 각도로 반 사된 후 렌즈를 통해 센서에 도달하는 광로를 기준으로 반사 면의 높이와 기울기가 서로 다른 경우에도 광로가 변화할 때 동일한 광로로 빛이 진행하는 경우가 존재함을 보인다. 따라