[发明专利]用于3D感测的结构光

说明书

一种用于结构光扫描的设备，结构光包括一条或多条投影线或其他图案，该设备包括：用于每个投影线或图案的至少两个独立的发射器，通常布置成行，以及图案生成器，用于使来自给定行的相应发射器的光沿着图案轴重叠以形成投影图案。独立的发射器沿着图案提供不相干的光使得尽管重叠仍最小化斑点噪声。

技术领域

本发明在其一些实施方式中涉及一种用于3D感测的结构光感测生成，并且更具体地说(但非排他地)涉及一种使用多发射器的重叠图案的结构光方法和装置。

背景技术

一般而言，结构光感测是将已知的图案(诸如，栅格或水平条)投影到场景上的过程。当栅格或条撞击表面时栅格或条连续或不连续、变形以及位移的方式允许视觉系统计算场景中的对象的深度和表面信息。在3D扫描仪中可以使用结构光。

结构光常常是不可见的或觉察不到的，从而允许在用户感觉不到其存在的情况下进行使用。

结构光装置的要素是产生在3D扫描过程中要被测量的、投影到场景上的光图案。现有技术包括通常基于固定图案的空间结构光以及基于动态变化的图案的时间结构光。以两种方式中的一种产生光图案。在第一方法中，单个发射器经过一系列光学器件进行投影以产生整体图案。在第二方法中，多个发射器经过光学元件成像或投影使得发射器中的每一个产生图案的一部分。

在现有技术中对多个发射器的使用可以分成几种类别。在一种类别中，首先由直接附接至特定发射器的小透镜对发射器中的每一个进行准直。然后从全场视图上的准直束阵列中产生远场图案。

在第二种类别中，首先将非规则布置的发射器按原样投影到一小部分的远场上，然后复制该布置以覆盖大视场。

在第三种类别中，将单独的衍射光学元件放置在生成远场图案的特定部分的每个发射器的前方。

发明内容

由两个或更多个独立的发射器生成投影图案，并且来自每个发射器的光沿着图案的轴扩展以便使来自不同的发射器的光重叠。图案可以是线并且发射器阵列的附加行可以提供附加线以形成覆盖块的投影。该块是该图案的正方形或者矩形分片(tile)并且分片可以在待扫描的区域上拟合。

根据本发明的一些实施方式的一方面，提供一种用于使用至少一个投影图案的投影结构光的装置，该装置包括：

至少两个独立的发射器，每一个独立的发射器被配置为生成投影图案的一部分；以及

图案生成器，用于使来自相应发射器的光沿着相应图案轴重叠以形成投影图案。

术语“重叠”被用于指示投影图案上的点接收来自至少两个分开的独立发射器的光。发射器它们自身可以是相干的但彼此不相干地独立。换言之，每个发射器产生相干光。然而，两个不同的发射器彼此不相干，换言之，不彼此相干。

通常，该至少两个独立的发射器可以组成一行发射器中的一些或全部，并且图案可以是直线或曲线，甚至由子图案组成的复合物。应注意，根据观察光图案的视角，术语“行”可与列互换。

在图案是线的情况下，准直器在垂直于线轴的轴上对给定行的光进行准直。

实施方式可包括每行数量可变的可操作的发射器，从而提供用于每条投影线或其他图案的不同等级的强度。

在实施方式中，行设置有相同数量的发射器，其中，预定行的预定发射器关闭以提供较低等级的光强度。

可替换地，行分别设置有不同数量的发射器。

在实施方式中，通过将各个行设置成不同的长度并在发射器之间保持固定距离，提供不同数量的发射器。

在实施方式中，通过在各个行中的发射器之间提供不同的距离，提供不同的数量的发射器。

衍射元件可以用于复制一块投影线以填充视野。