Low-cost solution for spectral reflectance estimation of 3D surface

Grzegorz Mączkowski , Krzysztof Lech , Robert Sitnik

Abstract

Autorzy prezentują kompleksową metodę wyznaczania reflektancji widmowej punktów na powierzchni trójwymiarowej zarejestrowanych za pomocą systemu z oświetleniem strukturalnym. Proponowane rozwiązanie nie wymaga zastosowania dodatkowego sprzętu poza urządzeniami niezbędnymi dla realizacji klasycznej metody z oświetleniem strukturalnym. Wykorzystuje ono barwną kamerę CCD oraz projektor rastra DLP, który wyświetla prążki w celu otrzymania dokładnych współrzędnych 3D. Dodatkowo projektor służy jako jako multispektralne źródło światła dzięki możliwości oświetlania równomiernym polem barwnym. W celu zaprojektowania optymalnego rozkładu wyświetlanych odcieni rozpatrzone zostały dwa podejścia. Jednoczesna akwizycja kształtu 3D oraz danych multispektralnych jest możliwa w ramach pojedynczej rejestracji pojedynczej sekwencji obrazów. Są one korygowane pod kątem nierównomierności oświetlenia, oświetlenia zastanego oraz szumów kamery. Prezentowana metoda rekonstruuje chmurę punktów reprezentującą kształt powierzchni oraz umożliwia rekonstrukcję charakterystyki spektralnej w każdym punkcie. Do rekonstrukcji widma użyta została metoda filtracji Wienera. Autorzy pokazują oszacowanie niepewności pomiaru dla proponowanej metody, a także wyniki skanowania próbek malarskich wykonanych w różnych technikach, jako przykład zastosowania w dziedzinie digitalizacji obiektów dziedzictwa kulturowego.
Author Grzegorz Mączkowski IMiF
Grzegorz Mączkowski,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Krzysztof Lech IMiF
Krzysztof Lech,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
, Robert Sitnik IMiF
Robert Sitnik,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics
Journal seriesJournal of Imaging Science and Technology, ISSN 1062-3701
Issue year2016
Vol60
No5
Pages50401-1-50401-7(7)
Publication size in sheets0.3
Keywords in Polishwidmowa charakterystyka odbicia, oświetlenie strukturalne, metody multispektalne, dokumentacja dziedzictwa kulturowego
Keywords in Englishspectral reflectance, structured light, multispectral methods, cultural heritage documentation
Abstract in PolishThe authors present a comprehensive method of spectral reflectance estimation for points sampled on a 3D surface in a structured-light projection system. The proposed solution does not require any additional hardware apart from the devices used in the classic structured-light projection setup. It utilizes a calibrated color CCD camera and a DLP projector, which projects sine fringes in order to provide precise 3D point coordinates. Additionally, the projector is used as a light source for multispectral image capture by displaying uniform color fields. Two approaches are verified for the design of optimal projected hues. Simultaneous acquisition of the 3D shape information as well as the multispectral data is possible in a single sequence of images. They are corrected for illumination nonuniformity, ambient light and camera noise. The presented method reconstructs a point cloud representing the surface with spectral reflectance estimated for each point. It uses the Wiener inverse method for spectrum reconstruction. The authors provide an evaluation of the accuracy of the proposed method and show the results of scanning painting samples created with different techniques, as an example application of cultural heritage digitization.
DOIDOI:10.2352/J.ImagingSci.Technol.2016.60.5.050401
URL http://www.ingentaconnect.com/contentone/ist/jist/2016/00000060/00000005/art00002;jsessionid=3cp2wlgb26e3.x-ic-live-01
Languageen angielski
Score (nominal)20
ScoreMinisterial score = 15.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 20.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Impact Factor: 2016 = 0.348 (2) - 2016=0.46 (5)
Citation count*1 (2018-07-16)
Cite
Share Share

Get link to the record
msginfo.png


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back