Infrarode 3D-scanner is snel en nauwkeurig

In videogames worden infrarood 3D-scanners al lang gebruikt. Ze bepalen echter alleen of bijvoorbeeld een speler bij virtueel volleybal zijn armen in de hoogte steekt. De nieuwe 3-D scanner van het Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) is aanzienlijk nauwkeuriger. Met een resolutie van een miljoen pixels en een real-time dataverwerking zijn talrijke toepassingen mogelijk.

De meettechniek functioneert net als het menselijk gezicht. Alleen gebruiken de onderzoekers niet twee ogen, maar twee nabij infrarood camera's. Om het object te bepalen, bemonstert een speciaal ontwikkelde nabij infrarood projector a-periodiek het oppervlak.

In hoog tempo worden verschillende bemonsteringen uitgevoerd om zoveel mogelijk meetpunten uit de perspectieven van beide camera's te kunnen nemen. De software berekent uit de opnamen vervolgens het 3D-beeld, en dat in slechts enkele milliseconden.

Totaalpakket

De meting gebeurt ongemerkt, want infraroodstralen zijn onzichtbaar voor het menselijk oog. Op grond van de talrijke meetpunten heeft de meting een hoge nauwkeurigheid. Zo kunnen 3D-beelden met hoge resolutie (1 000 x 1 000 pixels) worden samengeteld met 36 3D-beelden per seconden. In combinatie met opnamen van een kleurencamera ontstaat 3D-beelden van hoge kwaliteit.

De beeldopbouw verloopt continu; het systeem heeft geen pauze nodig. De gebruiker krijgt de indruk dat hij naar een bewegend 3D-kleurenbeeld kijkt. Ter vergelijking: oude buizentelevisies toonden 25 beelden per seconde, waarbij elk beeld werd verdubbeld om storende flikkeringen te beperken.

Er zijn snellere scanners, maar hun 3D-beelden hebben een slechtere resolutie. Of ze zijn nauwkeuriger maar aanzienlijk langzamer. Bovendien werken de meeste scanners in het zichbare gebied; hun bemonster-projecties storen of verblinden zelfs. De meting met de 3D-scanner van Fraunhofer-IOF vindt volledig ongemerkt plaats.

Het nieuwe aan de ontwikkeling is echter vooral het goed op elkaar afgestemde totale pakket, en dat is nog altijd een van de grootste uitdagingen in een ontwikkelingstraject.

Toepassingen

Voor de nieuwe 3D-scanner zijn talrijke toepassingen denkbaar, bijvoorbeeld in de revalidatie. Hier zou het optische systeem kunnen aantonen of de patiënt zijn of haar oefeningen juist of verkeerd uitvoert.

De onderzoekers werken ook aan toepassingen in de mens-machine-interactie. Robots of zeer autonome systemen zouden hiermee in staat zijn menselijke gebaren en mimiek te beapel en daarop te reageren.

De nieuwe scanner is bovendien interessant voor de veiligheidstechniek. Biometrische lichaamskenmerken kunnen worden geregistreerd zonder storende projecties.

bron: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik