视频帧率高精度时频复用三维相干测距
光学
2020-10-21 v2
摘要
近来，针对广泛的工业、汽车和生物医学应用，开发高速高精度三维成像技术的兴趣和投入不断增长。光学调频连续波（FMCW）光探测与测距（LiDAR）与扫频源光学相干层析成像（SSOCT）工作原理相同，是一种新兴的三维表面成像技术，相比传统飞行时间（ToF）测距具有更高的灵敏度和分辨率。近来，随着具有米级瞬时相干长度的高性能扫频源的发展，OCT和FMCW的成像范围均得到显著提升。然而，由于当前一代数字化仪带宽有限以及使用机械扫描器进行光束转向的速度限制，长距离OCT和FMCW通常面临低三维帧率（<1Hz）的问题，这极大限制了它们在成像动态或运动物体中的应用。在本工作中，我们报道了一种基于高速FMCW的三维表面成像系统，其将光栅用于光束转向，并结合压缩时频分析方法进行深度提取。我们从理论和实验两方面深入研究了系统的定位准确度和精度。最后，我们展示了多个静态和运动物体（包括一只弯曲的人手）的三维表面成像结果。所演示的技术在数十厘米成像范围内以亚毫米定位精度进行三维表面成像，总体深度体素采集速率为7.6 MHz，实现了视频帧率下的密集采样三维表面成像。
引用
@article{arxiv.2008.05805,
title = {Video-rate high-precision time-frequency multiplexed 3D coherent ranging},
author = {Ruobing Qian and Kevin C. Zhou and Jingkai Zhang and Christian Viehland and Al-Hafeez Dhalla and Joseph A. Izatt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05805},
year = {2020}
}