深度数据测量头和局部深度数据测量设备制造技术

公开了一种深度数据测量头，以及使用该测量头的局部深度数据测量设备。所述测量头包括：光源模块，用于向被测空间投射点激光；转向模块，用于控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上运动；测距模块，与所述光源模块同轴布置，并且用于基于投射点激光的返回光信号确定深度信息；以及微调模块，用于微调所述点激光在所述二维方向上的运动。测量头进行点激光投射和同轴成像，包括能够控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上进行大范围运动的转向模块，并且结合由压电偏振镜实现的微调模块，能够按需控制测量头在规定的微小角度范围内进行精细的深度测量。内进行精细的深度测量。内进行精细的深度测量。

【技术实现步骤摘要】
深度数据测量头和局部深度数据测量设备


[0001]本公开涉及一种深度数据测量领域，尤其涉及一种深度数据测量头以及利用该测量头的局部深度数据测量设备。

技术介绍

[0002]在基于主动投射光(例如，投射激光散斑、条纹光或点激光)进行成像的深度测量领域，由于深度计算需要针对返回光(每个反射的光点)进行，因此在投射功率受限的情况下(例如，每次成像投射固定个数的光点)，成像距离越近，其所需覆盖的面积越小，返回的光点更加密集。远距离投射虽然能够覆盖更大的测量面积，但返回的光点更加稀疏，其测量精度往往不能达到要求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供一种深度数据测量头，该测量头进行点激光投射和同轴成像，包括能够控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上进行大范围运动的转向模块，并且结合由压电偏振镜实现的微调模块，能够按需控制测量头在规定的微小角度范围内进行精细的深度测量。进一步地，上述测量头能够与可见光传感器相结合，对基于拍摄图像选出的目标区域进行预定范围内的高精度深度数据测量，从而解决远距离深度数据测量精度不高的问题。
[0004]根据本公开的第一个方面，提供了一种深度数据测量头，包括：光源模块，用于向被测空间投射点激光；转向模块，用于控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上运动；测距模块，与所述光源模块同轴布置，并且用于基于投射点激光的返回光信号确定深度信息；微调模块，用于所述点激光在所述二维方向上的运动；以及底座，用于固定所述光源模块、所述转向模块、所述测距模块和所述微调模块。
[0005]根据本公开的第二个方面，提供了一种局部深度数据测量设备，包括：可见光传感器，用于拍摄被测空间的二维图像；标注装置，用于在拍摄的所述二维图像中标出目标区域；以及根据本公开第一方面所述的深度数据测量头，用于根据所述目标区域在所述所述二维图像中的坐标，确定微调模块的运动范围，对所述目标区域进行扫描测距，以获取所述目标区域内的深度信息。
[0006]由此，本技术的深度测量方案能够对通过灵活定位而向预定目标进行高精度的dToF成像，从而实现局部，尤其是远距离场景中的局部深度数据测量。
附图说明
[0007]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0008]图1示出了光源模块和测距模块同轴布置的深度数据测量头的组成示意图。
[0009]图2示出了根据本技术一个实施例的深度数据测量头的组成示意图。
[0010]图3示出了另一个角度下根据本技术一个实施例的深度数据测量头的组成示意图。
[0011]图4示出了本技术深度数据测量头中转向模块的一个组成例。
[0012]图5示出了本技术深度数据测量头中微调模块的一个组成例。
[0013]图6示出了根据本技术一个实施例的局部深度数据测量设备的组成示意图。
[0014]图7A
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B示出了使用本技术的测量设备进行局部深度数据测量的例子。
具体实施方式
[0015]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0016]在基于主动投射光(例如，投射激光散斑、条纹光或点激光)进行成像的深度测量领域，由于深度计算需要针对返回光(每个反射的光点)进行，因此在投射功率受限的情况下(例如，每次成像投射固定个数的光点)，成像距离越近，其所需覆盖的面积越小，返回的光点更加密集。远距离投射虽然能够覆盖更大的测量面积，但返回的光点更加稀疏，其测量精度往往不能达到要求。
[0017]有鉴于此，提出一种深度数据测量头，该测量头进行点激光投射和同轴成像，并且包括能够控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上运动的转向模块，由此能够按需控制测量头在规定的角度范围内进行深度测量。
[0018]图1示出了光源模块和测距模块同轴布置的深度数据测量头的组成示意图。
[0019]如图1所示，深度数据测量头100可以包括光源模块110、转向模块120和测距模块130。
[0020]在此，光源模块110用于向被测空间投射点激光。转向模块120用于控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上运动。在此，控制投射的点激光在“二维方向”上运动指的是：相比于在一个方向上运动以投射能够覆盖线型区域的光的转向模块，本技术的转向模块能够在两个维度上提供可运动性，从而使得投射的点激光能够覆盖一定范围内的连续面积。例如，如果该测量头的转向模块无转向的情况下，出射方向为z方向，那么本专利技术的转向模块120能够在三维空间中的另两个方向(例如，与z方向垂直的水平方向，以及垂直的y方向)上提供一定范围内的运动能力。例如，如果测量头水平放置，其出射方向为水平向前的z方向，那么可以设y方向为垂直地面的竖直方向，x方向为水平向右的方向。在其他实施例中，二维方向也可以是其他方向，只要其能够使得光源模块投射的点激光能够通过运动覆盖一定面积的区域(该区域有一定的长宽比，而非仅仅是一个点，或一条线)。
[0021]测距模块130与所述光源模块110同轴布置，并且用于基于投射点激光的返回光信号确定深度信息。在此，“同轴”布置指的是光源的出射光路与测距模块的返回光路“同轴”，即出射和返回光路至少部分(甚至大部分)重合，由此测距模块130的视场角可以很小，并且可以只检测单个点的返回光，因此可以具有极高的敏感性。在图示的例子中，可以通过实现为棱镜140的透射反射装置来实现测距模块130与光源模块110的同轴布置。为了示出方便，
图1中用灰色的线指代光线(深灰色的线指代空气中的光线路径，淡灰色的线指代透镜中的光线路径)，并且使用箭头的方向来表示光的出射和返回。
[0022]如图所示，棱镜140可用于使得投射的激光透射通过，并将返回光反射至测距模块。在图示的实施例中，使用反射面对面放置的两个棱镜来实现出射时透射，入射时反射的透射反射功能。使用两个棱镜能够降低反射引起的光损。在其他实施例，也可以使用一个棱镜来实现透射和反射功能。
[0023]另外，虽然图1中没有示出，但应该理解的是，测量头100还应该包括用于固定光源模块110、转向模块120和测距模块130的底座。上述底座可以装配在壳体内，或是实现为壳体，从而使得本技术的深度数据测量头能够被看作是一个独立的装置。进一步地，测量头100还可以包括计算模块，用于对点激光运动范围进行成像，例如，用于计算每个投射点对应的深度信息，还可以进一步将目标区域内一个个的深度数据点按照其空间方位拼接成一幅深度图。
[0024]由此，通过点激光的同轴感测并结合能够在一定范围内进行投射的转向机构，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深度数据测量头，其特征在于，包括：光源模块，用于向被测空间投射点激光；转向模块，用于控制所述光源模块投射的点激光在二维方向上运动；测距模块，与所述光源模块同轴布置，并且用于基于投射点激光的返回光信号确定深度信息；微调模块，用于微调所述点激光在所述二维方向上的运动；以及底座，用于固定所述光源模块、所述转向模块、所述测距模块和所述微调模块。2.如权利要求1所述的深度数据测量头，其特征在于，所述微调模块包括压电偏转镜。3.如权利要求1所述的深度数据测量头，其特征在于，所述微调模块布置在所述点激光出射所述光源模块且尚未入射所述转向模块的光路上。4.如权利要求1所述的深度数据测量头，其特征在于，所述转向模块改变光源模块的方向；和/或所述转向模块改变光源模块投射的点激光的传播方向。5.如权利要求1所述的深度数据测量头，其特征在于，所述转向模块具有在x方向和y方向上可调的运动范围，并且能够受控地在x方向和y方向的规定范围内进行运动。6.如权利要求1所述的深度数据测量头，其特征在于，所述微调模块与所述转向模块相对布置以使得所述微调模块的运动能够使得所述点激光受控地在x方向和y方向的规定范围内进行运动。7.如权利要求1所述的深...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏捷，梁雨时，
申请(专利权)人：上海图漾信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：