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光學模擬與應用案例

臉部辨識結構光應用

臉部辨識系統(facial recognition system)為利用「光」進行檢測的系統,其中使用結構光(Structured light)技術,將檢測光斑照明在待測表面上,再經由偵測反射資訊來計算表面特徵,而檢測光斑可使用週期性圖案或客製化圖案。思渤科技透過CODE V、LightTools與RSoft的串聯提供完整的解決方案。
 
I. 結構光建模概要
  • 觀測環境:使用LightTools內部建模環境或以外部文件定義模型外形,並且設定光學特性
  • 雷射光源:
    • 使用LightTools內建工具快速產生陣列光源
    • 雷射波長850-890nm
    • FWHM:16°
  • 透鏡:
    • 透過CODE V進行設計,使光源影像(圓點)可依需求成像在接收面上
    • 將設計完成的透鏡系統直接匯出成LightTools檔案以進行後續分析
  • 繞射元件:
    • 藉由RSoft波動光學計算求得繞射行為,並透過最佳化的方式得到最佳分布
    • 將結果輸出為BSDF檔案格式至LightTools中進行整體的照明觀察
  • 接收器:
    • 在三維物件上建立曲面接收器,藉此分析光斑在物件表面上的分布狀況
    • 透過針孔輝度計接收感測器端的照明結果

 

II. 分析結果

  • 初步模擬結果
    • VCSEL光源通過繞射系統形成矩陣分布
    • 透過開啟/關閉VCSEL光源實現隨機光斑的模擬
    • 各光斑直徑約5mm

  • 修改設計
    • 最佳化設計透鏡系統以擴增孔徑範圍,藉此增加單一陣列內VCSEL光源可放置的數量,進而完全覆蓋待測區域
    • 同時考慮組裝機構限制及雜散光影響等
              初始結果                       優化後結果

                                                                                                                                                     

  • 使用輝度計與被測曲面進行觀察
    • 套用散射模型以符合實際條件


 

 

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