[發明專利]一種高精度結構光三維測量系統及方法

有效

• 申請號: 201911033365.3
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110926369B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張新;劉威;邵航;黃海亮
• 申請（專利權）人: 浙江未來技術研究院（嘉興）
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 張偉洋

本發明實施例公開了一種高精度結構光三維測量系統及方法，將兩路波長分別為λ₁和λ₂的結構光合成為一束后投射至被測場景中，獲取經被測場景調制的結構光圖像，其并經分光分成兩路光路后分別采集經被測場景調制的波長λ₁和波長λ₂的結構光圖像，根據采集得到的經被測場景調制的波長λ₁和波長λ₂的結構光圖像計算獲得被測場景的三維信息。利用雙波長結構光投射及采集，可實現單幀時間內的雙幀投射，利用正弦結構光與隨機編碼結構光，實現具有更精準快速的相位解算，重建速度快、精度高，可用于動態場景的高精度三維測量。

技術領域

本發明實施例涉及結構光三維測量技術領域，具體涉及一種高精度結構光三維測量系統及方法。

背景技術

結構光三維測量技術利用投影裝置向場景中主動投射特定模式的結構光圖案，結構光會被場景中的三維形態調制從而產生變形或相移，通過相機采集場景中的結構光并分析結構光的變形或相移從而獲得場景中的三維信息。由于結構光三維測量技術的靈活性，結構光三維測量技術廣泛應用到多種領域。

常用的結構光三維測量技術根據所用結構光數量可以分為兩類，一類單幀結構光投射，另一類是多幀結構光投射。單幀結構光投射的測量技術可以測量動態場景的三維數據但是測量精度較低；多幀結構光投射的測量技術測量精度較高但是無法測量動態場景。以上兩種方式均無法同時滿足對動態場景的高精度測量。

發明內容

為此，本發明實施例提供一種高精度結構光三維測量系統及方法，以解決現有的結構光三維測量技術無法實現對動態場景的高精度測量的問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供了一種高精度結構光三維測量系統，所述系統包括：

雙波長結構光投射單元，用于將兩路波長分別為λ₁和λ₂的結構光合成為一束后投射至被測場景中；

雙波長采集單元，用于獲取經被測場景調制的結構光圖像，經分光分成兩路光路后分別采集經被測場景調制的波長λ₁和波長λ₂的結構光圖像；

計算單元，用于根據采集得到的經被測場景調制的波長λ₁和波長λ₂的結構光圖像計算獲得被測場景的三維信息。

進一步地，所述雙波長結構光投射單元包括第一結構光投射器、第二結構光投射器和第一半反半透棱鏡；

所述第一結構光投射器用于投射波長為λ₁的結構光，所述第二結構光投射器用于投射波長為λ₂的結構光，所述第一半反半透棱鏡用于將兩路波長分別為λ₁和λ₂的結構光合成為一束后投射至被測場景中。

進一步地，所述雙波長采集單元包括成像鏡頭、第二半反半透棱鏡、第一帶通濾光片、第二帶通濾光片、第一感光元件和第二感光元件；

所述成像鏡頭用于獲取經結構光投射的所述被測場景的結構光圖像信息，所述第二半反半透棱鏡用于將獲取的所述被測場景的結構光圖像信息分成兩路光路，所述第一帶通濾光片用于獲取其中一路光路中的波長λ₁的被測場景的結構光圖像信息并成像至第一感光元件，所述第二帶通濾光片用于獲取另一路光路中的波長λ₂的被測場景的結構光圖像信息成像至第二感光元件。

根據本發明實施例的第二方面，提供了一種高精度結構光三維測量方法，所述方法包括：

將兩路波長分別為λ₁和λ₂的結構光合成為一束后投射至被測場景中；