提升散斑点密度的方法、衍射光学元件及投射器技术

本发明专利技术提供一种提升散斑点密度的方法，包括S11：获取分光点阵，用于对多点式光源进行阵列复制并投射形成散斑点阵；S12：获取多点式光源中的全部或者部分发光点的最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值；S13：将分光点阵划分为第一分光点阵和第二分光点阵，经第一分光点阵投射形成的散斑点阵位于第一散斑区域，经第二分光点阵投射形成的散斑点阵位于第二散斑区域；S14：根据全部或者部分发光点的最小相邻点间距或相邻点间距的平均值，将第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，经第三分光点阵投射形成的散斑点阵落在第二散斑区域，从而提升第二散斑区域内的散斑点密度并保持第一散斑区域内的散斑点密度不变。本发明专利技术可提升特定区域的散斑点密度，并且散斑点间无粘连，识别精度高。识别精度高。识别精度高。

【技术实现步骤摘要】
提升散斑点密度的方法、衍射光学元件及投射器


[0001]本公开涉及衍射光学
，尤其涉及一种提升散斑点密度的方法、一种衍射光学元件以及一种投射器。

技术介绍

[0002]对于双目视觉或者3D结构光应用而言，其识别算法要求投射器投出的散斑点阵具有较高的识别精度。尤其是对于大视场角的需求越加广泛，对视场内特别是大视场角处的散斑点密度提出了较高的要求。
[0003]3D识别系统中的散斑投射器多采用光源+准直镜+衍射分束器件的方案，或者光源+衍射分束器件的方案，其中衍射分束器件用于实现对光源的阵列复制。将散斑点阵投射在平面观察屏上时，由于畸变效应的存在，视场角边缘处的散斑点密度相较于视场角中心处的散斑点密度有明显下降，从而导致了3D识别精度的下降。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种提升散斑点密度的方法，包括：
[0006]S11：获取分光点阵，所述分光点阵用于对多点式光源进行阵列复制并投射形成散斑点阵；
[0007]S12：获取所述多点式光源中的全部或者部分发光点的最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值；
[0008]S13：将所述分光点阵划分为第一分光点阵和第二分光点阵，经所述第一分光点阵投射形成的散斑点阵位于第一散斑区域，经所述第二分光点阵投射形成的散斑点阵位于第二散斑区域；
[0009]S14：根据所述全部或者部分发光点的最小相邻点间距或相邻点间距的平均值，将所述第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，经所述第三分光点阵投射形成的散斑点阵落在所述第二散斑区域，从而提升所述第二散斑区域内的散斑点密度并保持所述第一散斑区域内的散斑点密度不变。
[0010]根据本专利技术的一个方面，其中所述第二分光点阵包括以下至少一项：
[0011]所述分光点阵最左侧的a列分光点；
[0012]所述分光点阵最右侧的b列分光点；
[0013]所述分光点阵最上侧的c行分光点；
[0014]所述分光点阵最下侧的d行分光点；
[0015]所述分光点阵中心区域的e个分光点；
[0016]其中，a、b、c、d、e均为正整数。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中a、b、c、d均为小于等于5的正整数。
[0018]根据本专利技术的一个方面，其中所述经第三分光点阵投射形成的散斑点阵与所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵不重叠，所述多点式光源的发光点为规则排布或随机排布。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中当所述多点式光源的发光点为随机排布时，所述第二分光点阵中A点坐标为(k
xm
,k
yn
)，对A点进行拓展复制后的A`点的坐标为(k
xm
`,k
yn
`),A点坐标与A`点坐标均满足光栅方程，A点坐标与A`点坐标之间的向量为e，则A点与A`点在x方向和y方向的角度正弦间隔满足：
[0020][0021][0022]其中，θ
xm
和θ
yn
为A点坐标在x方向和y方向的夹角，θ
xm
‘
和θ
yn
‘
分别为A`点坐标在x方向和y方向的夹角，e
x
和e
y
分别为e向量在x方向和y方向的分量，e向量的范围为0
‑
360
°
。
[0023]根据本专利技术的一个方面，其中所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵的最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值为E，所述经第三分光点阵投射形成的散斑点阵与所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵的间距为0.4E
‑
0.6E。
[0024]根据本专利技术的一个方面，其中所述步骤S14包括：根据所述最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值，将所述第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，其中每个分光点的拓展方向为以所述分光点阵的中心作为起始点与该分光点连线的方向。
[0025]根据本专利技术的一个方面，其中所述步骤S14还包括：根据所述第二分光点阵中每个分光点的位置、每个分光点的拓展方向以及所述最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值，确定所述第三分光点阵中每个分光点的位置。
[0026]根据本专利技术的一个方面，其中所述步骤S11还包括：根据大周期设计方法设计所述分光点阵，所述分光点阵的排布方式为规则排布或者纵向和/或横向周期性错位排布。
[0027]根据本专利技术的一个方面，其中所述大周期设计方法包括：初始分光点阵对应的衍射光学元件的横向周期为Ph，纵向周期为Pu，横向目标级次为[
‑
i，
‑
i+1,
…
,i
‑
1,i]，纵向目标级次为[
‑
j，
‑
j+1,
…
,j
‑
1,j]，将初始分光点阵对应的衍射光学元件的横向周期和纵向周期分别阵列复制为原来的M倍和N倍，则设计后的分光点阵对应的衍射光学元件的横向周期为P
h
`＝M x P
h
，纵向周期为P
u
`＝N x P
u
，横向目标级次为M x[
‑
i，
‑
i+1,
…
,i
‑
1,i]，纵向目标级次为N x[
‑
j，
‑
j+1,
…
,j
‑
1,j]。
[0028]根据本专利技术的一个方面，所述方法还包括：
[0029]S15:将拓展后的分光点阵中的至少部分点以预设扰动量进行扰动。
[0030]根据本专利技术的一个方面，其中所述步骤S15还包括：将所述拓展后的分光点阵中的至少部分点进行横向和/或纵向的随机扰动，以降低投射形成的散斑点阵的非均匀性。
[0031]本专利技术还涉及一种衍射光学元件，通过对多点式光源的阵列复制以及拓展复制实现对投射的散斑点阵提升散斑点密度的功能，所述衍射光学元件包括：
[0032]分光点阵，所述分光点阵包括：
[0033]第一分光点阵，用于对所述多点式光源进行阵列复制并投射形成位于第一散斑区域的散斑点阵；
[0034]第二分光点阵，用于对所述多点式光源进行阵列复制并投射形成位于第二散斑区域的散斑点阵；和
[0035]第三分光点阵，根据所述多点式光源中的全部或者部分发光点的最小相邻点间距或相邻点间距的平均值，将所述第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，所述第三分光点阵对所述多点式光源进行阵列复制并投射形成的散斑点阵落在所述第二散斑区域，从而提升所述第二散斑区域内的散斑点密度并保持所述第一散斑区域内的散斑点密度不变。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升散斑点密度的方法，包括：S11：获取分光点阵，所述分光点阵用于对多点式光源进行阵列复制并投射形成散斑点阵；S12：获取所述多点式光源中的全部或者部分发光点的最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值；S13：将所述分光点阵划分为第一分光点阵和第二分光点阵，经所述第一分光点阵投射形成的散斑点阵位于第一散斑区域，经所述第二分光点阵投射形成的散斑点阵位于第二散斑区域；S14：根据所述全部或者部分发光点的最小相邻点间距或相邻点间距的平均值，将所述第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，经所述第三分光点阵投射形成的散斑点阵落在所述第二散斑区域，从而提升所述第二散斑区域内的散斑点密度并保持所述第一散斑区域内的散斑点密度不变。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二分光点阵包括以下至少一项：所述分光点阵最左侧的a列分光点；所述分光点阵最右侧的b列分光点；所述分光点阵最上侧的c行分光点；所述分光点阵最下侧的d行分光点；所述分光点阵中心区域的e个分光点；其中，a、b、c、d、e均为正整数。3.根据权利要求2所述的方法，其中a、b、c、d均为小于等于5的正整数。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述经第三分光点阵投射形成的散斑点阵与所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵不重叠，所述多点式光源的发光点为规则排布或随机排布。5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述多点式光源的发光点为随机排布时，所述第二分光点阵中A点坐标为(k
xm
,k
yn
)，对A点进行拓展复制后的A`点的坐标为(k
xm
`,k
yn
`),A点坐标与A`点坐标均满足光栅方程，A点坐标与A`点坐标之间的向量为e，则A点与A`点在x方向和y方向的角度正弦间隔满足：向和y方向的角度正弦间隔满足：其中，θ
xm
和θ
yn
为A点坐标在x方向和y方向的夹角，θ
xm
‘
和θ
yn
‘
分别为A`点坐标在x方向和y方向的夹角，e
x
和e
y
分别为e向量在x方向和y方向的分量，e向量的范围为0
‑
360
°
。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵的最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值为E，所述经第三分光点阵投射形成的散斑点阵与所述经第二分光点阵投射形成的散斑点阵的间距为0.4E
‑
0.6E。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤S14包括：根据所述最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值，将所述第二分光点阵中的每个分光点拓展复制，形成第三分光点阵，其中每个分光点的拓展方向为以所述分光点阵的中心作为起始点与该分光点连线的方向。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述步骤S14还包括：根据所述第二分光点阵中每个分光点的位置、每个分光点的拓展方向以及所述最小相邻点间距或者相邻点间距的平均值，确定所述第三分光点阵中每个分光点的位置。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的方法，其中所述步骤S11还包括：根据大周期设计方法设计所述分光点阵，所述分光点阵的排布方式为规则排布或者纵向和/或横向周期性错位排布。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述大周期设计方法包括：初始分光点阵对应的衍射光学元件的横向周期为P
h
，纵向周期为P
u
，横向目标级次为[
‑
i，
‑
i+1,
…
,i
‑
1,i]，纵向目标级次为[
‑
j，
‑
j+1,
…
,j
‑
1,j]，将初始分光点阵对应的衍射光学元件的横向周期和纵向周期分别阵列复制为原来的M倍和N倍，则设计后的分光点阵的横向周期为P
h
`＝M x P
h
，纵向周期为P
u
`＝N x P
u
，横向目标级次为M x [
‑
i，
‑
i+1,
…
,i
‑
1,i]，纵向目标级次为N x [
‑
j，
‑
j+1,
…
,j
‑
1,j]。11.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的方法，还包括：S15:将拓展后的分光点阵中的至少部分点以预设扰动量进行扰动。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述步骤S15还包括：将所述拓展后的分光点阵中的至少部分点进行横向和/或纵向的随机扰动，以降低投射形成的散斑点阵的非均匀性。13.一种衍射光学元件，通过对多点式光源的阵列复制以及拓展复制实现对投射的散斑点阵提升散斑点密度的功能，所述衍射光学元件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，隋磊，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：