[实用新型]深度数据检测系统及其红外编码投影装置

说明书

本实用新型公开了一种红外编码投影装置，包括：激光发生器，用于发射红外激光；布置在所述激光的出射光路上的衍射光学元件，用于生成带纹理的红外光束；用于固定所述激光发生器和所述衍射光学元件的固定结构；以及至少部分连接至所述固定结构的驱动装置，用于改变所述红外光束的出射方向。本实用新型还公开了配备有所述红外编码投射装置的深度数据检测系统。由此，能够以紧凑结构实现多角度的红外光束投射。

技术领域

本实用新型涉及三维检测技术领域，尤其涉及用于深度数据检测系统及其红外编码投影装置。

背景技术

近年来，三维成像技术得到蓬勃发展。目前，一种基于结构光的双目检测方案能够实时地对物体表面进行三维测量。简单地说，该方案首先向自然体表面投射带有编码信息的二维激光纹理图案，例如离散化的散斑图，由位置相对固定的两个图像采集装置对激光纹理进行连续采集，处理单元使用采样窗口对两个图像采集装置同时采集的两幅图像进行采样，确定采样窗口内匹配的激光纹理图案，根据匹配的纹理图案之间的差异，计算出投射在自然体表面的各个激光纹理序列片段的纵深距离，并进一步测量得出待测物表面的三维数据。

在匹配处理中，采样窗口越大，单次采样中包含的图案信息量也越大，因此也越容易进行匹配，但会导致得到的深度图像颗粒度越大。相应地，采样窗口越小，图像的颗粒度越精细，但误匹配率也越大。

随着消费级三维相机时代的到来，如何以更低成本、更高精度以及更小体积实现三维信息，尤其是深度信息的精确获取，成为业内所面临的问题。

实用新型内容

为了解决上述至少一个问题，本实用新型提出了一种深度数据检测系统及其红外编码投影装置。红外编码投影装置通过引入驱动结构来实现红外纹理投射角度的变化，深度数据检测系统可以融合不同投射角度下获取的图像信息，从而在确保匹配置信度的同时，以更小的采样窗口实现双目图像的精细匹配，由此实现更为精细的深度图像检测。

根据本实用新型的一个方面，提出了一种红外编码投影装置，包括：激光发生器，用于发射红外激光；布置在所述激光的出射光路上的衍射光学元件，用于生成带纹理的红外光束；用于固定所述激光发生器和所述衍射光学元件的固定结构；以及连接至所述固定结构的驱动装置，用于改变所述红外光束的出射方向。

由此，通过驱动装置的简单附加，就能够实现红外光束的多方向出射，由此为后续的数据融合处理提供可能。

优选地，驱动装置可以是音圈(VCM)马达、微机械(MEMS)马达、或是微型步进驱动(SMD)马达，用以使得所述激光发生器和所述衍射光学元件沿着所述驱动装置的驱动轴摆动，或是根据所述驱动装置的驱动齿轮拨动，或是以其他恰当的方式运动。由此在保持装置小型化的同时，确保驱动的精度。

优选地，固定结构可以是包围所述激光发生器的至少部分并使得所述红外光束能够出射的壳体，驱动马达则可以相应地包括围绕所述壳体的线圈以及布置的所述线圈两侧的磁体，从而以更为紧凑的形式实现对出射角度的精准控制。上述结构可以一并包括在留有使得所述红外光束能够出射的开口的外壳内，以方便实现带角度改变功能的投影装置的一体化。

激光发生器可以是激光二极管，相应地，衍射光学元件可以具有通过光学微加工技术构成的表面微结构，用于使得入射激光发生衍射并使其被调制成具有特定投射规则的离散光斑。作为替换，激光发生器可以是用于发射多点激光阵列的垂直腔面发射激光器(VCSEL)，而衍射光学元件具有复制入射的所述多点激光阵列以得到周期性离散光斑的表面结构。