基于结构光测量的方法技术

本发明专利技术名称为“基于结构光测量的方法”。一种确定到对象(206)的距离的方法能够使用包括第一光发射器(211)和第二光发射器(212)的视频检验装置(100)，其中第一光发射器(211)能够穿过具有至少一个阴影形成元件(289、290、291)的开口(292)发射光。该方法能够包括：在第一光发射器(211)激活而第二光发射器(212)停用时捕获至少一个第一发射器图像(400)，在第二光发射器(212)激活而第一光发射器(211)停用时捕获至少一个第二发射器图像(500)，确定至少一个第一发射器图像(400)中的像素的第一多个亮度值，确定至少一个第二发射器图像(50)中的像素的第二多个亮度值，确定第二多个亮度值与第一多个亮度值的明度比，以及使用该明度比来确定对象距离。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及基于结构光的测量，以及更具体地，涉及用于确定从视频检验装置的探测器到对象的距离(“对象距离”)的、基于结构光的方法。
技术介绍
在广泛应用中使用视频检验装置。在诸如使用内窥镜的活体内部器官光学检查或者商业设备中的缺陷检查的一些应用中，有用的是使视频检验装置的用户能够确定探测器与被检查对象的距离，以便在那个对象上执行测量。为了实现这个任务和其它观察任务，当前的探测器采用多种方法。测量方法的一些示例包括立体式方法、阴影方法和投射点网格方法。立体系统一般使用特定光学系统，从两个有利位置来观察相同场景，依靠图像中的对象的表面细节来匹配两个图像。通过分析图像中的细微差别来确定对象距离。投射的点网格方法使用诸如激光器的光源，以将点投射到对象上。然后确定点之间的间距，或者然后确定图像中的点的位置，以便确定对象距离。阴影方法在光源与对象之间放置诸如线的单个不透明元件。该元件定位在由光源发射的光中，与光和光源的中心线成角度地偏置。如果该对象处于包含由该不透明元件投影的阴影的、光场的部分中，则当对象移动靠近或远离设备时，图像中的阴影的位置移位，并且因而能够用于确定对象距离。当前的测量方法各具有多种限制。例如，立体系统具有受到设备(包括其双焦点观察光学器件)的物理尺寸限制的基线间距。基线间距确定探测器的分辨率。增加基线间距能够在给定对象距离提供更好的准确性。此外，在立体系统中，必须在两个图像中识别被观察对象上的相同点，以便计算对象距离。许多表面缺乏唯一可识别的特征，这使对象距离的准确确定困难或者不可能。对于阴影测量方法，如果对象不在包含阴影的视场的部分中，则无法进行测量。此外，仅测量一个特定区域而不是大视场，因此未检测视场上的表面不规则性和视场中的对象的朝向。在许多立体测量系统和阴影测量系统中，使用两组光学器件。第一组光学器件用于观察对象，而第二组光学器件用于进行测量。往往包含在分离探针中的第二组光学器件在需要测量时必须与第一组相互交换。例如，在一种阴影测量系统中，相同的一般观察光源用于一般观察和用于测量。但是，必须安装分离的阴影测量针(tip)，以便在发现缺陷或其它可测量特征时通过该一般观察光源来执行测量。探针的这种相互交换耗费额外时间，并且有损于探测器的有效使用。此外，阴影测量光学器件显著阻塞光输出，以使得在使用阴影测量光学器件时，不太充分地照亮视场，这限制了观察距离。立体光学器件对于一般观察也是不期望的，因为图像分辨率和观察景深相对那些常规观察光学器件普遍降低。在其它实例中，涉及人的主观成分(例如，估计阴影或其它图案落在由显示器提供的图像中的哪里，等等)，限制了准确性并且阻止自动测量。另外，经常由于观察光学器件的设计和/或布置的复杂性，许多探测器或者探头组装件大或笨重。更小和/或更简单的观察光学器件使能够有更小的探测器和/或探针，具有在窄小空间中操纵的更大能力或者设计和/或并入附加功能性的更大空间。将有优势的是在检验期间确定到对象表面的距离，而没有上面系统的缺点。
技术实现思路
提供一种确定到对象表面的距离的方法，它避免了上面系统的缺点。在一个实施例中，公开一种用于确定从视频检验装置的探测器到对象的距离的、 。视频检验装置能够包括第一光发射器和第二光发射器，用于穿过具有至少一个阴影形成元件的开口将光发射到对象上，当光发射器激活时在对象上形成多个阴影。该方法能够包括在第一光发射器激活而第二光发射器停用时捕获对象的至少一个第一发射器图像，在第二光发射器激活而第一光发射器停用时捕获对象的至少一个第二发射器图像，确定至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值，确定至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值，确定至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值与至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值的明度比(brightness ratio)，以及使用该明度比确定对象距离。在一个实施例中，公开一种用于确定从视频检验装置的探测器到对象的距离的、 。视频检验装置能够包括第一光发射器和第二光发射器，其中第一光发射器能够穿过具有至少一个阴影形成元件的开口将光发射到对象上，当第一光发射器激活时在对象上形成至少一个阴影。该方法能够包括下列步骤在第一光发射器激活而第二光发射器停用时捕获对象的至少一个第一发射器图像，在第二光发射器激活而第一光发射器停用时捕获对象的至少一个第二发射器图像，确定至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值，确定至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值，确定至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值与至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值的明度比，以及使用该明度比确定对象距离。附图说明通过参照某些实施例已经进行了对本专利技术的详细描述，从而能够以这种方式理解本专利技术的特征，某些实施例的一些在附图中示出。但是要注意，附图仅示出本专利技术的某些实施例，因此不认为是对其范围的限制，因为本专利技术的范围包含其它同样有效的实施例。附图不一定按照比例绘制，重点一般放在说明本专利技术某些实施例的特征上。因此，为了进一步理解本专利技术，可结合附图阅读并参照下面的详细描述，在附图中图1是本专利技术的一个实施例中的视频检验装置的框图。图2是使用两个光发射器和三个阴影形成元件的、本专利技术一个实施例中的、投射阴影图案的探头组装件和可拆卸的针可拆卸的针的机械配置的示意性顶视图。图3示出了本专利技术一个实施例中的、定位成距图2的可拆卸的针50mm的平坦白色对象的像素化(pixilated)图像，该图像在一般观察期间、通过图2的可拆卸的针和图1的视频检验装置来捕获。图4示出了本专利技术一个实施例中的、定位成距图2的可拆卸的针50mm的平坦白色对象的像素化图像的一行，该图像在第一光发射器激活期间被捕获。图5示出了本专利技术一个实施例中的、定位成距图2的可拆卸的针50mm的平坦白色对象的像素化图像的一行，该图像在第二光发射器激活期间被捕获。图6示出了本专利技术一个实施例中的、各跨过一行像素的、图4的图像的明度轮廓和图5的图像的明度轮廓。图7示出了本专利技术一个实施例中的、图6中示出的明度轮廓的明度比。图8是描绘了本专利技术一个实施例中的、各包含图7中示出的明度比峰的、明度比峰像素的标识的示意图。图9示出了本专利技术一个实施例中的阴影形成元件，其中中心的阴影形成元件窄于两个外围的阴影形成元件。图10示出了在使用两个光发射器和三个阴影形成元件的本专利技术一个实施例中的、对于距可拆卸的针50mm的平坦白色对象的捕获的各图像的一行像素的明度轮廓，一个图像在第一光发射器激活期间被捕获且一个图像在第二光发射器激活期间被捕获，其中， 中心的阴影形成元件窄于外围的阴影形成元件。图11示出了本专利技术一个实施例中的、图10中示出的明度轮廓的明度比。附图不一定按照比例绘制，代替地，重点一般放在示出本专利技术的原理上。在附图中，相似的标号用于遍及多个视图指示相似的部件。具体实施例方式图1是本专利技术一示例性实施例中的视频检验装置100的框图。将理解的是图1中示出的视频检验装置100是示例性的，并且本专利技术的范围并不限于任何具体视频检验装置 100或者视频检验装置100之内的组件的任何具体配置。视频检验装置100能够包括延长的探测器102，其包括插入管110以及设置在插入管110本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·本达尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：