Terahertz-Computer-Tomographie mit Zeitbereichsspektroskopie-Systemen

Diese Arbeit befasst sich mit dem optischen, zerstörungsfreien Verfahren der Terahertz (THz)-Computer-Tomographie (CT). Das Ziel dieser Arbeit ist die Überwindung einzelner physikalisch-technischer Herausforderungen zur Schaffung der Grundlagen für eine Übertragung dieser neuen Technologie in den Industrieeinsatz. Hierbei galt es, alle Mehrinformationen von zeitaufgelösten Spektroskopie-Systemen zu nutzen, auftretende optische Effekte der langwelligen Strahlung zu untersuchen, Korrekturmaßnahmen zu finden sowie die Messgeschwindigkeit bisheriger Systeme zu erhöhen. Ausgehend von der Verwendung gepulster Zeitbereichsspektroskopie (TDS) konnten im Rahmen der Arbeit neben den üblichen Absorptionsinformationen die zusätzlichen Informationen von Zeit und Spektrum kurzer THz-Pulse erfasst und für die volumetrische Rekonstruktion der inneren Strukturen und Eigenschaften verwendet werden. Hierbei wurden Substanzen sowohl räumlich lokalisiert als auch spektral identifiziert. Es wurde erstmals die THz-CT mit einem neuen mehrkanaligen TDS-System unter Verwendung von 15 Detektionskanälen aus LTG-InGaAs/InAlAs bei der Anregungswellenlänge von 1030 nm eines Ultrakurzpuls-Faserlasers demonstriert. Im Rahmen der Systementwicklungen entstanden neue Laser-generierte Antireflexstrukturen für hochbrechende THz-Optiken, welche die Signalqualitäten in Zukunft drastisch verbessern können. Infolge der Langwelligkeit der Strahlung wurden mit den Kanten- und Brechungseffekten zwei optische Haupteffekte untersucht, klassifiziert und Lösungsstrategien bezüglich der Korrektur und Verbesserung ihrer Artefakte in Rekonstruktionsbilder aufgezeigt. Hierbei entstanden Methoden zur Detektion mehrere Pulse im Zeitsignal, Entfaltungsoperationen zur Verbesserung der optischen Bildqualität als auch ein geometrisch-optisches Simulationswerkzeug für Analyseverfahren oder weitere Systementwicklungen

Single-frame three-dimensional imaging using spectral-coded patterns and multispectral snapshot cameras

We present an approach for single-frame three-dimensional (3-D) imaging using multiwavelength array projection and a stereo vision setup of two multispectral snapshot cameras. Thus a sequence of aperiodic fringe patterns at different wavelengths can be projected and detected simultaneously. For the 3-D reconstruction, a computational procedure for pattern extraction from multispectral images, denoising of multispectral image data, and stereo matching is developed. In addition, a proof-of-concept is provided with experimental measurement results, showing the validity and potential of the proposed approach

Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen einer Objektoberfläche

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum berührungslosen Vermessen einer Objektoberfläche (2). Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine zeitlich veränderliche Temperaturverteilung (15) auf der Objektoberfläche (2) durch Aufprägen mindestens eines thermischen Musters (9) auf die Objektoberfläche (2) erzeugt. Anschließend wird jeweils ein Wärmebild der Objektoberfläche (2) durch jede von mindestens zwei voneinander beabstandeten Wärmebildkameras (16, 17) zu mehreren aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten simultan erfasst, so dass für Punkte in einer Bildebene (18, 19) jeder der Wärmebildkameras (16, 17) jeweils eine Folge von Wärmebildwerten erfasst wird. Daraufhin werden korrespondierende Punkte (20, 21) in den Bildebenen (18, 19) der Wärmebildkameras (16, 17) identifiziert, indem für Paare potentiell korrespondierender Punkte unter Zugrundelegung eines mathematischen Ähnlichkeitsmaßes eine Ähnlichkeit zwischen den für die Punkte des jeweiligen Paares erfassten Folgen von Wärmebildwerten bestimmt wird und die Ähnlichkeit durch Variieren mindestens eines der Punkte des jeweiligen Paares maximiert wird. Dann werden Raumkoordinaten der Objektoberfläche (2) durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte (20, 21) bestimmt

Accurate 3D Face and Body Scanning Using an Irritation-Free Pattern Projection System

Three-dimensional scanning of human bodies or body parts is gaining increasing importance in applications where moving people need to be captured. [...

Imaging with a multichannel terahertz time-domain spectroscopy system at 1030 nm excitation wavelength

We present Terahertz imaging with a 1D multichannel time-domain spectroscopy system (TDS) which operates with a photoconductive array of 15 detection channels excited by a 1030 nm femtosecond fiber laser. The emitter and detector are photoconductive antennas based on InGaAs/InAlAs multi-layer heterostructures (MLHS). The simultaneous measurement of 15 THz pulses with a pixel pitch of 1 mm increases the measurement speed by factor 15