Phase-measuring profilometry (PMP), widely used for capturing micro-scale geometry, requires a phaseto- height calibration by illuminating multiple phase shifts on a static target of surfaces with different heights. However, it is only valid for a single-view system. When having more than one view, we must calibrate each camera and projector’s parameters separately. This additional calibration requires capturing many checkerboard images by physically rotating the target. It is cumbersome and not easily implementable within a tiny room inside a scanning instrument. In this thesis, we aim to combine these two modalities of the phase-to-height and the camera/projector parameter calibrations, enabling multiview PMP with high accuracy. To this end, we devise a novel compact, static calibration target with planar surfaces of different orientations with fiducial markers and a joint multiview optimization scheme of the projectors and the cameras. First, we automatically detect the markers to estimate plane equation parameters of different surface orientations. We then solve homography matrices of multiple planes using bundle adjustment. Given unwrapped phase measurement, we estimate the focal length, principal point, lens distortion, rotation, and translation parameters of every camera and projector. It allows us to measure depths through ray-plane intersections and combine them as a 3D object. Our method does not require physical interaction with the target during calibration. Only one static scene is required for calibration. Results validate that our calibration method enables us to combine multiview PMP measurements with high accuracy.
위상 측정법은 미세 규모의 기하 정보를 측정하는 데 널리 쓰이고 있다. 이러한 미세 정보를 획득하기 위해서 영역 별로 다양한 높이를 가진 정적 타겟에 위상 변형을 투사하는 위상-높이 캘리브레이션을 필요로 한다. 그러나 이러한 방식은 단일 시점 시스템에 대해서는 유효하지만, 그보다 많은 시점의 시스템에서는 카메라 및 프로젝터의 파라미터에 대한 각각의 캘리브레이션을 필요로 한다. 이러한 추가적 캘리브레이션 단계에서 체커보드를 물리적으로 움직이며 촬영하는 과정이 필요한데, 스캐닝 장비 내부에 있는 작은 규모의 공간을 고려하였을 때 이러한 방식은 부적합할 수 있다. 본 학위논문에서는 정밀한 복원 성능의 위상 측정법을 달성하기 위한 위상-높이 캘리브레이션 및 카메라, 프로젝터 캘리브레이션 과정을 통합하고자 한다. 이를 위하여 조밀하고 정적으로 촬영 가능한 새로운 캘리브레이션 타겟을 제안한다. 본 학위 논문에서 제안하는 캘리브레이션 타겟은 여러 개의 표시 마커가 새겨진 다각도의 평면으로 구성되어 있으며, 캘리브레이션 과 정은 모든 카메라 및 프로젝터의 시점을 통합 최적화하는 방식으로 진행된다. 먼저 각 평면의 기하 방적식을 추측하기 위해 표시 마커를 자동적으로 탐지한 후, 번들 조정을 통해 다수의 호모그래피 행렬을 풀어낸다. 펼쳐진 위상 측정 정보가 주어졌을 때, 모든 카메라 및 프로젝터의 초점 거리, 주점, 렌즈 왜곡, 회전 및 이동등을 포함한 파라미터를 모두 풀 수 있다. 이러한 과정으로 풀어낸 파라미터를 통해 최종적으로 레이- 평면 교점을 모두 계산 및 통합할 수 있고, 하나의 3차원 오브젝트 정보를 획득할 수 있다. 본 학위논문에서 제안하는 캘리브레이션 방법은 캘리브레이션 타겟과의 물리적 상호작용을 필요로 하지 않고 정적인 상태로 진행할 수 있으며, 3차원 복원 결과에서 나타나듯 매우 높은 정확도를 가진 다중 시점 위상 측정법을 수행할 수 있다.
