[发明专利]用于物体重现的方法和系统

权利要求书

1.一种用于物体重现的系统，所述系统包括：

(a)照明单元，包括相干光源和随机散斑图案生成器，所述随机散斑图案生成器被放置在从所述光源向物体传播的照明光的光路中从而在所述物体上投影出相干随机散斑图案；和

(b)成像单元，其用于对被照明的区域的光响应进行检测并且生成图像数据，

所述图像数据指示了具有被投影的散斑图案的所述物体，并且因此指示了所述物体图像中的图案相对于所述图案的参考图像的位移，于是该系统就能够对所述物体的三维映像进行实时重现。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述图案生成器包括散光器，其通过添加随机相位将照射在其上的光进行散射。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述散光器包括一片毛玻璃。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述图像数据指示了其上投影有散斑图案的所述物体的图像，所述散斑图案是利用与主物体平面基本垂直的照明光光路并且在所述图案生成器和所述成像单元距所述主物体平面距离基本相等处获取的。

5.如权利要求1所述的系统，包括被构建成用于存储参考数据的控制单元，所述参考数据指示了所述相干随机散斑图案的参考图像。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述参考数据指示了所述散斑图案的图像，所述散斑图案是在与所述照明光传播光路基本垂直的参考平面上并且在与所述图案生成器和所述成像单元距离基本相等处获取的。

7.如权利要求5所述的系统，其中所述控制单元被预编程为用于利用数据来处理和分析图像数据，所述数据指示了用于确定图像之间的关联的参考图像。

8.如权利要求6所述的系统，其中所述控制单元被预编程为用于利用数据来处理和分析图像数据，所述数据指示了用于确定图像之间的关联的参考图像。

9.如权利要求1所述的系统，  其被构建成对测量到的体积进行定义，该体积是通过照明光传播和成像单元的光收集之间的交叉形成的，从而使得距图案生成器的距离大于Rayleigh距离的物体成像，所述测量到的体积中的每个点都定义了照明和收集到的光传播通路之间的交叉角度。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述图案生成器和所述成像单元被定位以使得从所述图案生成器和所述成像单元到所述物体具有基本相等的距离。

11.如权利要求9所述的系统，其中所述图案生成器和所述成像单元被定位以使得从所述图案生成器和所述成像单元到所述物体具有基本相等的距离。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述图案生成器和所述成像单元被定位成彼此相距所述照明光的Rayleigh距离的小部分。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述控制单元被预编程用于将指示了图像的所述数据分解成Mellin和对数分解，从而获取不会随着所述散斑图案的缩放和投影扭曲而变化的关联。

14.如权利要求10所述的系统，其被构建成使得所述成像单元的像素平面上的平均散斑特征大小的最小值Δx_cam被定义为：

Δxcam=FφDλ]]>

其中F是成像透镜的焦距，φ_D是所述图案生成器上的照明斑大小，λ是照明光的波长。

15.如权利要求1所述的系统，包括调节器，其被构建成用于减少所述成像单元的视野中的不同区域之间的照明亮度变化。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述调节器包括衍射光学元件。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述衍射光学元件被构建成与所述图案生成器一起操作以调节照明光传播光路横截面平面内的亮度。