[发明专利]一种自适应线结构光的闭环调制方法

说明书

本发明公开了一种自适应线结构光的闭环调制方法，以激光光束作为点光源，通过微振镜将点光源转换线结构光，或者通过光学透镜将点光源转换成线结构光；同时，激光器的光强被反馈信号调制，调节激光器的输出光强，生成自适应、可悬停、快速移动的线结构光。相比于传统的线结构光，光强更强、线结构光的直线特性更好；并且具有精度高、自适应光强调节、可悬停、可快速移动的特点。降低了三维扫描系统的复杂度和成本，并且可提升测量精度。同时，自适应调节激光器光强的技术，可以用来测量具有不同反射率的物体，提升了线结构光的应用范围。

技术领域：

本发明属于光学检测领域，涉及一种自适应线结构光的闭环调制方法，特别是一种大景深、自适应、可悬停、快速移动的线结构光的生成方法。

背景技术：

三维测量技术作为沟通现实世界和虚拟的数字世界的桥梁，其重要作用越来越凸显。被广泛的应用于工业检测、医疗健康、数字娱乐、电子商务、文物保护等诸多行业。光学三维测量由于具有非接触、精度高、速度快的优势，已经发展成为三维检测领域最重要的技术。光学三维测量又可分为主动式和被动式两种。被动式测量方法以立体视觉为代表。虽然立体视觉技术系统结构简单，成本低，但存在着“匹配难”的瓶颈，而且运算量巨大，鲁棒性差的缺点。主动三维测量技术包括飞行时间法、结构光投影法、干涉法等。其中，由于结构光投影法系统简便，成本比较低，而且精度较高，因此应用最为广泛。

结构光投影法，通常向被测物体表面投影特定的编码光，利用相机拍摄编码光在物体表面的调制信号，在进一步解调得到和深度信息有关的调制信号，最后经过标定得到物体表面的三维形貌。投射的编码光通常包括：线结构光图、正余弦光栅图，格雷码，颜色编码，随机形状编码等。

其中线结构光投影测量方法在工业检测领域应用最为广泛，传统的线结构光生成方式主要有两种：第一种，通过旋转马达将点激光转换成线结构光；第二种，通过光学透镜将点激光转换成线结构光；第一种方法，通过机械装置产生线结构光，精度低；第二种方法，点激光通过光学透镜，光功率有损失，产生的线结构光亮度低，严重影响三维测量精度；并且上面两种线结构光投影方法，需要在机械运动机构的配合下才能实现线结构光扫描，导致测量系统体积大、成本高。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种自适应线结构光的闭环调制方法，能够在被测物的表面形成具有大景深、自适应光强、可悬停、可快速移动的线结构光，相比于传统的线结构光，光强更强、线结构光的直线特性更好；并且具有精度高、自适应光强调节、可悬停、可快速移动的特点。不需要机械移动装置便可实现线结构光扫描，降低三维扫描系统的复杂度和成本，并且可提升测量精度。同时，自适应调节激光器光强的技术，可以用来测量具有不同反射率的物体，提升了线结构光的应用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自适应线结构光的闭环调制方法，按照如下步骤：以激光光束作为点光源，通过微振镜将点光源转换成线结构光，或者通过光学透镜将点光源转换成线结构光；同时，激光器的光强被反馈信号调制，调节激光器的输出光强，生成自适应、可悬停、快速移动的线结构光。

所述通过微振镜将光源转换线结构光是按照如下步骤：通过二维微振镜反射到被测物体表面，二维微振镜在快慢两个方向的驱动电流激励下进行二维扫描，快轴用于产生线结构光图案，慢轴用于实现线结构光的移动和悬停。

所述通过光学透镜将光源转换成线结构光是按照如下步骤：通过光学透镜将点光源转换为线光源，产生线结构光，通过微振镜的一维扫描实现线结构光的移动和悬停。

所述线结构光光强在相机和上位机的辅助下完成自适应调节，或者采用具有嵌入算法的智能相机来实现线结构光光强的自适应调节。

所述激光器为一个；或者为多个激光器，多个激光器发出的光束通过整合汇聚成一个光束。

技术方案一：