3D Moire Scanner 개발 - 위상 맵(Phase Map) 계산

이번 포스팅에서는 전 포스팅에서 제작한 4-frame 이미지를 이용하여 실제 대상체에 투사하고 위상맵을 얻는 과정까지의 내용을 정리했습니다.

 

[4-fram 이미지 제작 참조]

2023.01.25 - [여러가지개발/3D Scanner] - 3D Scanner 개발 - sinusoidal 패턴 만들기

3D Scanner 개발 - sinusoidal 패턴 만들기

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투사 이미지 획득

 

측정에 사용할 대상으로 100원짜리 동전을 선택했습니다. 이순신 장군님의 형상이 새겨진 모양에 따라 투사된 패턴의 모양이 미세하게 왜곡됩니다.

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Projector 패턴 투사

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위상 맵을 계산하기 위에 다음 식이 사용되었습니다.

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위 식의 유도는 다음 포스팅을 참고하시면 됩니다.

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2023.01.18 - [여러가지개발/3D Scanner] - 3D Scanner 개발 - 모아레(Moire) 현상을 이용한 3차원 형상 측정의 원리

3D Scanner 개발 - 모아레(Moire) 현상을 이용한 3차원 형상 측정의 원리

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위상맵(Phase Map) 계산

 

다음은 위상맵을 계산하기 위한 함수입니다. 실제 코드에는 예외처리 및 노이즈처리 코드도 들어 있으나 여기서는 핵심만 정리하기 위해 제외했습니다.

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bool calculate_phase_4bucket(const vector<MoireImage<unsigned char>>& src_vecimg, MoireImage<double>& dst_img)
{
        int sizeX = src_vecimg[0].getWidth();
        int sizeY = src_vecimg[0].getHeight();

        for (int y = 0; y < sizeY; y++) {
            unsigned char* p1 = &(src_vecimg[0].getBuffer()[y * sizeX]);
            unsigned char* p2 = &(src_vecimg[1].getBuffer()[y * sizeX]);
            unsigned char* p3 = &(src_vecimg[2].getBuffer()[y * sizeX]);
            unsigned char* p4 = &(src_vecimg[3].getBuffer()[y * sizeX]);
            
            double* ph = &dst_img.getBuffer()[y * sizeX];
            
            for (int x = 0; x < sizeX; x++) {
                double phase = 0.0;
                phase = std::atan2(double(p4[x] - p2[x]), double(p1[x] - p3[x]));
                ph[x] = phase;
            }
        }

    return true;
}

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위 함수에 매개변수로 들어가는 MoireImage<T> 클래스는 이미지 계산을 편리하게 하기 위해 별도로 만든 이미지 처리 클래스입니다. 

 

코드를 간략하게 쓰기 위해 각 이미지 주소를 가리키는 포인터를 p1, p2, p3, p4로 새로 정의하고 (12) 수식에 대입했습니다. (12) 수식을 코드로 표현하면 다음과 같습니다.

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 phase = std::atan2(double(p4[x] - p2[x]), double(p1[x] - p3[x]));

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위상맵 계산 결과는 opencv를 이용해 출력했습니다. 결과는 아래 이미지와 같습니다.

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위상맵 계산 결과

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위 이미지가 알록달록한 이유는 위상값을 크기에 따라 색깔(RGB)로 표현했기 때문입니다.