原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報(bào)》2025年第19期科技新聞-卓越亮點(diǎn)

AI賦能超高速結(jié)構(gòu)光三維成像

AI助力三維成像突破硬件限制（圖片來源：

Opto-Electronic Advances

自膠片攝影時(shí)代以來，捕捉和記錄高速動(dòng)態(tài)過程便是光學(xué)成像領(lǐng)域的重要課題。隨著電荷耦合器件和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體等固態(tài)成像技術(shù)的快速發(fā)展，高速成像受到了越來越多的關(guān)注。高時(shí)間分辨率的成像手段能夠“凍結(jié)”快速運(yùn)動(dòng)，精確捕捉物體的瞬態(tài)變化，在航空航天、工業(yè)制造等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大潛力。

2025年8月4日，南京理工大學(xué)陳錢、左超等團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種新型結(jié)構(gòu)光三維成像方法——基于雙頻角度復(fù)用的條紋投影輪廓術(shù)（DFAMFPP）。它把原本需要多次投影/采集的時(shí)序信息“壓進(jìn)”一張長曝光的疊加圖里，再用結(jié)合物理先驗(yàn)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)把這張“合成幀”分解回連續(xù)時(shí)刻的相位圖，從而把3D重建速度做到了相機(jī)原生幀率的16倍。團(tuán)隊(duì)實(shí)測在僅625 Hz相機(jī)下，仍可完成10000 Hz的三維成像，并成功捕捉到高速運(yùn)行的渦扇葉片動(dòng)態(tài)，這一思路等于繞開了“投影—采集一一對應(yīng)”的硬件鎖死關(guān)系。

投影端按不同角度投射由“粗+細(xì)”2套條紋組成的雙頻圖案，場景在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)把每一刻的形變編碼到條紋相位里；相機(jī)只需1次長曝光得到一幅“多時(shí)刻疊加”的條紋圖。之后，網(wǎng)絡(luò)先在空間與頻域聯(lián)合提取特征，把疊加條紋拆成一串不同時(shí)刻的“子幀”，再利用數(shù)論約束的相位展開與物理驅(qū)動(dòng)的條紋分析得到高精度絕對相位，從而恢復(fù)每一刻的三維形貌。

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光需高刷投影儀和高速相機(jī)同步不同，DFAMFPP把提速的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到了“可學(xué)習(xí)的解碼”上，實(shí)現(xiàn)“軟件定義幀率提升”。研究人員強(qiáng)調(diào)，該法在高速、較大景深下仍保持較高精度，并在復(fù)雜動(dòng)態(tài)場景中驗(yàn)證了魯棒性。

（來源于中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊：

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