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Susceptibility of systematic error-compensating algorithms to random noise in phase-shifting interferometry

Applied Optics (Impact Factor: 1.69). 05/1997; 36(10):2084-93. DOI: 10.1364/AO.36.002084
Source: PubMed

ABSTRACT In phase-shifting interferometry, many algorithms have been reported that suppress systematic errors caused by, e.g., nonlinear motion of the phase shifter and nonsinusoidal signal waveform. However, when a phase-shifting algorithm is designed to compensate for the systematic phase-shift errors, it becomes more susceptible to random noise and gives larger random errors in the measured phase. The susceptibility of phase-shifting algorithms to random noise is analyzed with respect to their immunity to phase-shift errors and harmonic components of the signal. It is shown that for the most common group of error-compensating algorithms for nonlinear phase shift, both random errors and the effect of high-order harmonic components of the signal cannot be minimized simultaneously. It is also shown that if an algorithm is designed to have extended immunity to nonlinear phase shift, simultaneous minimization becomes possible.

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    ABSTRACT: Active 3D imaging systems use artificial illumination in order to capture and record digital representations of objects. The use of artificial illumination allows the acquisition of dense and accurate range images of textureless objects that are difficult to acquire using passive vision systems. An active 3D imaging system can be based on different measurement principles that include time-of-flight, triangulation and interferometry. While time-of-flight and interferometry systems are briefly discussed, an in-depth description of triangulation-based systems is provided. The characterization of triangulation-based systems is discussed using both an error propagation framework and experimental protocols.
    3D Imaging, Analysis and Applications, Edited by Nick Pears, Yonghuai Liu, Peter Bunting, 06/2012: chapter 3: pages 95-138; Springer., ISBN: 978-1-4471-4063-4
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    ABSTRACT: For one and a half decade, software for interferometric fringe evaluation has been developed and used at Graz University of Technology. Within the framework of an awarded grant, these software packages on interferometric fringe evaluation were subsumed under Windows and Unix platforms and are accessibly under http://optics.tugraz.at. The software focuses on high-resolution digital fringe evaluation including phase stepping, Fourier domain evaluation as well as unwrapping techniques for regular and irregular fringe patterns. For phase objects, Abel-inversion and optical tomography also has been included. New developments on digital holography were taken into account. This paper describes the methods used and focuses on their implementation in such a universal software.
    Measurement 05/2004; DOI:10.1016/S0263-2241(04)00037-5 · 1.53 Impact Factor
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    ABSTRACT: Kurzfassung Optische Messsysteme mit strukturierter Beleuchtung basieren häufig auf einer Ortscodierung durch pha-senverschobene sinusförmige Intensitätsmuster. Durch Auswertung der beobachteten Sequenz von In-tensitätswerten kann für jedes Pixel der Kamera unabhängig von seiner Nachbarschaft ein Phasenwert berechnet werden. Die zufälligen Abweichungen bei dieser Phasenbestimmung werden im Wesentlichen von den Rauscheigenschaften der verwendeten Kamera bestimmt. Da bei Messungen mit strukturierter Beleuchtung im industriellen Umfeld im Allgemeinen auf Wiederholungsmessungen verzichtet wird, wäre es wünschenswert, im Sinne eines vollständigen Messergebnisses, neben dem Messwert auch eine Schätzung für die Unsicherheit zu erhalten. Diese kann dann sowohl für eine allgemeine Bewertung der Messung aber insbesondere auch im Rahmen der Berechnung von 3D-Punkten und dem Anpassen von geometrischen Standard-Elementen als Maß für die Zuverlässigkeit der Einzelmesswerte eingesetzt wer-den. Da bisherige Untersuchungen zu diesem Thema entweder auf sehr einfachen Rauschmodellen ba-sieren oder die beschreibenden Parameter nicht einfach zugänglich sind, wird in dieser Arbeit eine Me-thode vorgestellt, mit der sich ein Schätzwert für das Phasenrauschen direkt aus den aufgezeichneten Grauwerten berechnen lässt. Das Modell basiert dabei auf einer Norm zur Charakterisierung von Bild-sensoren (EMVA 1288), so dass die entsprechenden Parameter direkt einem konformen Datenblatt ent-nommen werden können. Alternativ wird in dieser Arbeit auch eine einfache Methode beschrieben, mit der die Parameter ohne zusätzlichen Geräteaufwand experimentell ermittelt werden können.
    tm - Technisches Messen 10/2012; 79(10). DOI:10.1524/teme.2012.0256 · 0.26 Impact Factor