本发明专利技术涉及光学检测三维成像领域，特别是一种非数字光机结构光投射模组、采集装置及三维测量系统。本发明专利技术提出了一种全新的非数字光机结构光投射模组，可取代传统光机条纹结构光测量的昂贵且复杂的投射系统。本发明专利技术通过由多组单通道投射装置组成的正弦结构光投射模组，并通过电子开关依次选通对应的投射通道，实现投射多组具有固定相差的正弦光栅为测量结构光。本发明专利技术的结构简单，具有稳定可靠、免装调以及维护性好等优点，同时采用光栅进行多通道投射取代传统的高造价的光学投影机投射装置，在控制方面大大降低了技术难度，也大幅缩减了成本。本。本。
【技术实现步骤摘要】
非数字光机结构光投射模组、采集装置及三维测量系统
[0001]本专利技术涉及光学检测三维成像领域，特别是一种非数字光机结构光投射模组、采集装置及三维测量系统。
技术介绍
[0002]在现有的三维人脸采集与识别的系统中，三维人脸识别由于其无接触、高识别率和高防伪性能的优点，在公共安全、金融、交通及其它民用领域具有非常广阔的应用前景，是建设智能化公共服务平台、智慧城市和平安城市的重要核心技术之一。众所周知，三维人脸识别快速发展的前提是要有高集成度、高速、高精度的三维人脸采集设备。但目前对于高速高精度方面的技术和应用还不完善，实用性还不强。
[0003]现有的高精度三维重建方法主要是基于结构光三维测量轮廓术，主要是基于主动结构光和三角测量的原理将脸部作为普通的测量对象，其中，被认为最有发展优势及市场前景的是条纹投影轮廓术（FPP），可用于测量动态物体。FPP中最常用的有两种方案，一种是傅立叶变换轮廓测量（FTP），它是一种代表性的单帧方案，只需要一帧条纹即可完成三维重建，非常适合于高速3D测量。然而，由于带通滤波的局限性和参数选择的谨慎性，FTP方法在对象形状随时间变化的复杂动态场景中实现自动处理时具有较大的挑战性。另一种是相移轮廓术（PSP），与FTP相比，PSP以其更高的精度，更大的分辨率，更低的复杂度以及对环境光的不敏感性而闻名。因此，PSP更适合用于高速高精度三维人脸数据的采集。但在此基础上大多应用的技术方案为光机投影，即DLP投影部件或者是lcos投影器件等，其都有着系统复杂，造价成本高等因素。
[0004]所以如今需要一种结构更加简单，成本更低的非数字光机结构光投射模组、采集装置及三维测量系统。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的系统复杂，造价成本高的问题，提供一种非数字光机结构光投射模组、采集装置及三维测量系统。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种非数字光机结构光投射模组，所述投射模组（1）包括电子开关以及n个并排安装的单通道投射装置，n≥2；n决定着相移步数及测量需要采集的张数，原则上测量精度随n的变大而提高。
[0007]所述电子开关与所述单通道投射装置电连接，用于根据接收的控制指令在线切换所述单通道投射装置的工作状态；所述单通道投射装置包括光栅片、投射镜头以及照明光源；所述照明光源用于为所述光栅片提供照明；所述光栅片设置在所述照明光源投影方向上；所述投射镜头设置在所述光栅片上，用于投射正弦结构光。本专利技术提出了一种全新的非数字光机结构光投射模组，可取代传统数字编码光机条纹结构光测量的昂贵且复杂的投射系统。本专利技术通过由多
组单通道投射装置组成的正弦结构光投射模组，并通过电子开关依次选通对应的投射通道，实现投射多组具有固定相差的正弦光栅为测量结构光。本专利技术的结构简单，具有稳定可靠、免装调以及维护性好等优点，同时采用光栅进行多通道投射取代传统的高造价的光学投影机投射装置，在控制方面大大降低了技术难度，也大幅缩减了成本。
[0008]作为本专利技术的优选方案，n个所述单通道投射装置的所述光栅片为一体化正弦结构光栅，且所述光栅片（4）中n组条纹间的相位差满足2Kπ/n，其中，K取自然整数，所述光栅片（4）的宽度与所述投射镜头（5）相匹配。本专利技术中的物理光栅空间投射系统是投射一组有固定相移的正弦结构光，而为保证该组投射条纹组间的精确位置及相移且保证条纹平行无倾斜故设计成组间相互平行，且调整成通过投射镜头后预定位移相移的这种一体化图案设计，区别于同类结构光投射产品中的随机散斑投射，者振镜扫描，DOE或者激光扫描测量等的通常结构光形式，也不同于现在科研领域里广泛应用数字光机DLP进行的条纹结构光的投射方式及条纹测量的方法。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述投射镜头的投射区域为圆形，且所述圆形与所述光栅片内切。
[0010]作为本专利技术的优选方案，n个所述投射镜头的光轴平行且相邻所述投射镜头的间距相等。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述照明光源采用柯勒照明。本专利技术的照明系统通过采用柯勒照明，从而克服了临界照明的缺点，提高了投射条纹的对比度，进而也提高了采集图像的精度。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述照明光源（6）为近红外LED光源。本专利技术的照明系统通过应用近红外光源，可进行无感采集，不刺激眼睛同时也增加了友好性。
[0013]一种非数字光机结构光采集装置，包括正弦结构光投射模组、双目采集模组以及控制器，所述双目采集模组包括两个IR采集相机以及纹理RGB相机；两个所述IR采集相机分别设置在所述装置的两侧，所述纹理RGB相机以及所述正弦结构光投射模组均设置于两个所述IR采集相机之间；所述控制器分别与所述双目采集模组以及所述正弦结构光投射模组电连接；所述控制器用于在线控制所述正弦结构光投射模组依次选通对应的投射通道，同时控制所述双目采集模组进行图样的采集；其中，所述正弦结构光投射模组为以上任一所述的一种非数字光机结构光投射模组。
[0014]一种非数字光机结构光三维测量系统，所述系统包括以上所述的一种非数字光机结构光采集装置以及处理器；所述处理器用于根据所述采集装置获取的结构光图样进行三维人脸重建，生成空间三维实体。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术提出了一种全新的非数字光机结构光投射模组，可取代传统光机条纹结构光测量的昂贵且复杂的投射系统。本专利技术通过由多组单通道投射装置组成的正弦结构光投射模组，并通过电子开关依次选通对应的投射通道，实现投射多组具有固定相差的正弦光栅为测量结构光。本专利技术的结构简单，具有稳定可靠、免装调以及维护性好等优点，同时
采用光栅进行多通道投射取代传统的高造价的光学投影机投射装置，在控制方面大大降低了技术难度，也大幅缩减了成本。
[0016]2.本专利技术中的物理光栅空间投射系统是投射一组有固定相移的正弦结构光，而为保证该组投射条纹组间的精确位置及相移且保证条纹平行无倾斜故设计成组间相互平行，且调整成通过投射镜头后预定位移相移的这种一体化图案设计，区别于同类结构光投射产品中的随机散斑投射，者振镜扫描，DOE或者激光扫描测量等的通常结构光形式，也不同于现在科研领域里广泛应用数字光机DLP进行的条纹结构光的投射方式及条纹测量的方法。
[0017]3.本专利技术的照明系统通过采用柯勒照明，从而克服了临界照明的缺点，提高了投射条纹的对比度，进而也提高了采集图像的精度。
[0018]4.本专利技术的照明系统通过应用近红外光源，可进行无感采集，不刺激眼睛同时也增加了友好性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1所述的一种非数字光机结构光投射模组的结构示意图；图2为本专利技术实施例1所述的一种非数字光机结构光投射模组中单通道投射装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例1所述的一种非数字光机结构光投射模组中照明光源的原理示意图；图4为本专利技术实施例1所述的一种非数字光机结构光投射模组中双侧相机的拍摄区域模拟图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非数字光机结构光投射模组，其特征在于，所述投射模组（1）包括电子开关以及n个并排安装的单通道投射装置，n≥2；所述电子开关与所述单通道投射装置电连接，用于根据接收的控制指令在线切换所述单通道投射装置的工作状态；所述单通道投射装置包括光栅片（4）、投射镜头（5）以及照明光源（6）；所述照明光源（6）用于为所述光栅片（4）提供照明；所述光栅片（4）设置在所述照明光源（6）投影方向上；所述投射镜头（5）设置在所述光栅片（4）上，用于投射正弦结构光。2.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组，其特征在于，n个所述单通道投射装置的所述光栅片（4）为一体化正弦结构光栅，且所述光栅片（4）中n组条纹间的相位差满足2Kπ/n，其中，K取自然整数，所述光栅片（4）的宽度与所述投射镜头（5）相匹配。3.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组，其特征在于，所述投射镜头（5）的投射区域为圆形，且所述圆形与所述光栅片（4）内切。4.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组，其特征在于，n个所述投射镜头（5）的光轴平行且相邻所述投射镜头（5）的间距相等。5.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：游志胜，吕坤，游健，郭燕琼，程鹏，熊伟，游迪，张娜，
申请(专利权)人：四川川大智胜软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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