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Holografische 3D-Vermessung


Digitale Holografie / Holografische InterferometrieMikroskopie mit synthetischer AperturHolografische 3D-Vermessung

Holografische 3D-Vermessung

Aus der holografischen Interferometrie bekommt man zwar Informationen über den Deformationszustand eines Objektpunktes, seine absolute Lage im Raum ist jedoch nicht zugänglich. Zusammen mit der Photogrammetrie-Gruppe (Link) wurde ein experimenteller Aufbau entwickelt, der digitale Holografie und 3D-Vermessung miteinander verbindet. Dazu werden mit einem Flüssigkristalldisplays (LCoS, Holoeye LC-R-1080) verschiedene statistische Muster auf ein Objekt projiziert und aus zwei unterschiedlichen Richtungen Hologramme aufgenommen [1]. Eine alternative Methode stellt die Verwendung eines statistischen Specklemuster zu Erzeugung einer strukturierten Beleuchtung dar [2]. Diese Hologramme werden zunächst digital rekonstruiert und gefiltert. Anschließend werden Algorithmen aus der 3D-Vermessung eingesetzt um aus den beiden Hologrammen die Geometrie des Objektes zu berechnen. In Abbildung 1 ist eine Punktwolke dargestellt, die aus der Spielzeugfigur aus Abbildung 2 gewonnen wurde. Zur Verbesserung der stereophotogrammetrischen Auswertung wurde zusätzlich eine Specklereduktionstechnik angewendet, welche die auszuwertenden Bilder qualitativ verbessert. Die Möglichkeit, die Oberfläche von Objekten mit Hilfe holographischer Stereophotogrammetrie dreidimensional zu vermessen bringt große Vorteile für die Interferometrie mit sich. Mit dieser Anordnung lassen sich nämlich Interferenzmuster den Punkten der Objektoberfläche zuordnen (Abbildung 3). Dazu wird ein Interferogramm als Textur auf ein 3D-Modell geladen [2]. Video 1 zeigt hierzu nahezu in Echtzeit den zeitlichen Verlauf von Deformationen eines Tischtennisballs welche durch Abkühlen des Objektes erzeugt wurden. Weitergehende Arbeiten sind die Rekonstruktion der Phasenverteilung am Objekt unter Verwendung von vier Kameras, sowie eine Kombination aus Stereophotogrammetrie und Bildfeldholographie um eine kürzere Messdauer bei gleichzeitig verringertem Rauschen zu erreichen. Außerdem soll der Aufbau um die Möglichkeit einer 3D-Vermessung mikroskopischer Objekte erweitert werden.

[1] Grosse, M.; Buehl, J.; Babovsky, H.; Kiessling, A. and Kowarschik, R.: "3D shape measurement of macroscopic objects in digital off-axis holography using structured illumination" Optics Letters, 2010, 35, 1233-1235

[2] Babovsky, H.; Grosse, M.; Buehl, J.; Kiessling, A. and Kowarschik, R.: "Stereophotogrammetric 3D shape measurement by holographic methods using structured speckle illumination combined with interferometry" Optics Letters, 2011, 36, 4512-4514

Abbildungen

holo_horn2_klein
Abb. 1: Aus einer 3D-Messung berechnete Punktwolke
holo_skihaseundball_klein 
Abb. 2: Die vermessenen Objekte: Eine ca. 4 cm große Spielzeugfigur und ein Tischtennisball mit 3,7 cm Durchmesser
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Abb. 3: 3D-Modell des Tischtennisballs mit einem Interferogramm als Textur





Video 1: Deformationsbestimmung eines sich abkühlenden Tischtennisballes
aufgetragen auf eine 3D-Punktwolke

 

Ansprechpartner:

Dr. Holger Babovsky
Telefon: +49 3641 947660
E-Mail: