新型线条结构光三维传感方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种新型线条结构光三维传感方法及装置。该新型线条结构光三维传感方法及装置包括衍射光学元件、光源阵列装置、图像获取装置和对光源阵列装置和图像获取装置进行控制的控制电路板，光源阵列装置用于将若干条光束从不同角度进行发射，光源阵列装置的控制端与控制电路板的控制信号输出端连接，衍射光学元件用于对光源阵列装置发射的光束进行分束以及控制光束分束后投射光斑为线条光斑，并将线条光斑投射到投影面以及被测物体上，图像获取装置用于获取线条光斑在投影面以及被测物体上的投射图像，图像获取装置的控制端与控制电路板的控制信号输出端连接。本申请解决了三维测量精度低、转换速度慢的技术问题。

New line structured light three dimensional sensing method and device

The invention discloses a new line structured light three-dimensional sensing method and device. The new line structured light three-dimensional sensing method and device include the diffractive optical element, the light source array device, the image acquisition device, and the control circuit board controlled by the light source array device and the image acquisition device. The light source array device is used to transmit a number of beams from different angles, and the control end of the light source array device. It is connected with the control signal output end of the control circuit board. The diffractive optical element is used to beam the beam emitted by the light source array device and controls the beam splitter to be a line spot after the beam splitter, and the line spot is projected onto the projection surface and the measured object. The image acquisition is used to obtain the line spot on the projection surface. And the projection image on the measured object, the control end of the image acquisition device is connected with the control signal output end of the control circuit board. This application solves the technical problems of low accuracy and slow conversion speed.

【技术实现步骤摘要】
新型线条结构光三维传感方法及装置
本申请涉及物体的三维测量领域，具体而言，涉及一种新型线条结构光三维传感方法及装置。
技术介绍
三维扫描仪在人机交互、工业检测、安防监控、机器人和自动驾驶等领域都有广泛用途，在对物体进行三维测量时，常见的方法有单线扫描和条纹结构光测量，两种方式都能够实现对物体的高精度三维测量。其中，条纹结构光测量的原理是使用投影仪或光栅等设备，将变化的黑白相间的条纹图案投射到被测物体表面，连续拍摄多张照片，识别照片中条纹的位置，并通过光学三角测光法对深度信息进行计算。如图1所示，为七阶二进制条纹图案变换序列，七阶条纹能够产生128种图案，需要连续拍摄七张照片得出一副深度图。单线扫描虽然原理简单，但是扫描时间需要数秒才能完成，不适于高精度领域进行三维测量使用；条纹结构光测量与单线扫描相比精度低，但是采用的投影仪或者光栅存在转换速度慢、扫描时间长、价格昂贵的缺点。针对相关技术中三维测量精度低、转换速度慢的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种新型线条结构光三维传感方法及装置，以解决三维测量精度低、转换速度慢的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种新型线条结构光三维传感方法。根据本申请的新型线条结构光三维传感方法，包括如下步骤：将被测物体放置于投影面前方；将若干条不同角度投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像；根据所述投影面上的投射图像和所述被测物体上的投射图像通过结构光编码测量法计算出所述被测物体的三维空间位置。进一步的，所述从将若干条不同角度投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像，包括将一条光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取该条光束所述投影面以及所述被测物体上的投射图像；每获取一次投射图像后，在与之前光束不同的投射角度上增加一条光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并分别获取每次所述投影面以及所述被测物体上的投射图像。进一步的，所述若干条不同角度投射的光束分束后的线条光斑并排投射到所述投影面以及所述被测物体上。进一步的，所述从若干条不同角度投射的光束中，增加或者减少至少一条光束，并获取所述线条光斑间距改变后投射到所述投影面以及所述被测物体上的图像。进一步的，所述光束为可见光束或者非可见光束。进一步的，所述获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像时，采用多个图像获取装置分别从多个不同角度上对所述投影图像进行获取。进一步的，所述从若干条不同角度投射的光束中，改变至少一条光束的宽度，并获取所述线条光斑间距改变后投射到所述投影面以及所述被测物体上的图像。为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种新型线条结构光三维传感装置。根据本申请的新型线条结构光三维传感装置包括：衍射光学元件、光源阵列装置、图像获取装置和对所述光源阵列装置和所述图像获取装置进行控制的控制电路板，光源阵列装置用于将若干条光束从不同角度进行发射，光源阵列装置的控制端与所述控制电路板的控制信号输出端连接；衍射光学元件用于对所述光源阵列装置发射的光束进行分束以及控制所述光束分束后投射光斑为线条光斑，并将所述线条光斑投射到投影面以及放置于所述投影面前方的被测物体上；图像获取装置用于获取所述线条光斑在所述投影面以及所述被测物体上的投射图像，所述图像获取装置的控制端与所述控制电路板的控制信号输出端连接。进一步的，所述光源阵列装置为若干个按照不同投射角度设置的激光器。进一步的，所述图像获取装置为照相机。在本申请实施例中，采用衍射光学元件对光束进行分束，并控制光束投射的光斑形状，替代了原有的亮暗条纹结构光对物体的三维测量方案，通过若干个不同角度的光源投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到投影面以及被测物体上，对投影面以及被测物体上并排投射的线条光斑图像进行获取，通过结构光编码测量法即可计算出被测物体的三维空间位置。通过对光源的投射角度和光源数量进行控制，可形成不同的投射光斑组合，达到了快速投射，精度可自主调节的目的，从而实现了提高三维测量精度低和转换速度的技术效果，进而解决了三维测量精度低、转换速度慢的技术问题。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是现有条纹结构光三维测量方法中二进制条纹图像的示意图；图2是本申请新型线条结构光三维传感方法的操作流程图；图3是本申请新型线条结构光三维传感方法的具体操作流程图；图4是本申请新型线条结构光三维传感方法中采用等间距、二分法投射图像的示意图；图5是本申请新型线条结构光三维传感装置的俯视剖视图；图6是本申请新型线条结构光三维传感装置的正视图；以及图7是本申请新型线条结构光三维传感装置的工作原理图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本申请中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。如图2、图3、图7所示，该新型线条结构光三维传感方法，包括如下的步骤S1至步骤S5：步骤S1：将被测物体放置于投影面前方；步骤S2：将激光光源发射的一条光束经过衍射光学元件分束后，通过衍射光学元件控制分束后光束以线条光斑的形式投射到投影面以及被测物体上，并通过照相机拍摄该时刻下，投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型线条结构光三维传感方法，其特征在于，包括如下步骤：将被测物体放置于投影面前方；将若干条不同角度投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像；根据所述投影面上的投射图像和所述被测物体上的投射图像通过结构光编码测量法计算出所述被测物体的三维空间位置。

【技术特征摘要】
1.一种新型线条结构光三维传感方法，其特征在于，包括如下步骤：将被测物体放置于投影面前方；将若干条不同角度投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像；根据所述投影面上的投射图像和所述被测物体上的投射图像通过结构光编码测量法计算出所述被测物体的三维空间位置。2.根据权利要求1所述的新型线条结构光三维传感方法，其特征在于，所述从将若干条不同角度投射的光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取所述投影面以及所述被测物体上的投射图像，包括将一条光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并获取该条光束所述投影面以及所述被测物体上的投射图像；每获取一次投射图像后，在与之前光束不同的投射角度上增加一条光束分束后以线条光斑的形式投射到所述投影面以及所述被测物体上，并分别获取每次所述投影面以及所述被测物体上的投射图像。3.根据权利要求1所述的新型线条结构光三维传感方法，其特征在于，所述若干条不同角度投射的光束分束后的线条光斑并排投射到所述投影面以及所述被测物体上。4.根据权利要求3所述的新型线条结构光三维传感方法，其特征在于，所述从若干条不同角度投射的光束中，增加或者减少至少一条光束，并获取所述线条光斑间距改变后投射到所述投影面以及所述被测物体上的图像。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆峰，苑京立，张国伟，尹晓东，田克汉，
申请(专利权)人：北京驭光科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11