CN109489583B - 投影装置、采集装置及具有其的三维扫描*** - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种投影装置、采集装置及具有其的三维扫描***。该投影装置包括：光线发射部，用于发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同；光线透射部，设置于预设光线的传输路径上，其中，预设光线经过光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线。通过本申请，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。

Description

投影装置、采集装置及具有其的三维扫描***
技术领域
本申请涉及三维扫描领域，具体而言，涉及一种投影装置、采集装置及具有其的三维扫描***。
背景技术
在现有技术中，获取物体的三维形貌的方法有多种，具体包括：基于时间编码的正弦条纹解相匹配，然后三维重建和拼接融合，进而获取物体的三维形貌；基于时间编码的条纹中心线提取并三维重建和拼接融合的算法，获取物体的三维形貌；以及基于显微共焦三维成像原理获取物体的三维形貌。
但是上述获物体的三维形貌的方法由于其自身缺陷并不适用于进行口内三维扫描，具体缺陷如下：基于时间编码的三维重建方法无法实施手持式扫描，导致无法实施进入口内的高精细的扫描操作，并且由于需要高帧率相机和高速算法支持，导致其成本较高；基于显微共焦三维成像原理的方法其硬件加工成本较高。
针对相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供一种投影装置、采集装置及具有其的三维扫描***，以解决相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
根据本申请的另一方面，提供了一种投影装置。该装置包括：光线发射部，用于发射多个预设光线，其中，所述多个预设光线对应多个预设波段，所述多个预设波段各不相同；光线透射部，设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线经过所述光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，所述光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线。
可选的，在所述光线透射部为一个的情况下，所述光线透射部设置于所述光线发射部发送的多个预设光线的传输路径上，且所述光线透射部上设有多个预设图像，其中，所述目标光线由所述多个预设光线经由所述多个预设图像透射而生成，每个所述预设图像均对应不同的所述预设波段。
可选的，所述投影装置还包括光线聚合部，所述光线聚合部设置于多个所述预设光线的传输路径上，其中，多个所述预设光线通过所述光线聚合部进行聚合处理后，以同一条传输路径投射至所述光线透射部。
可选的，光线发射部还包括以下任意之一：多个LED光源，所述光线发射部通过所述多个LED光源发射所述多个预设光线；多个激光发射器，所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线。
可选的，在所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线的情况下，所述投影装置还包括消相干部，所述消相干部设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线通过所述消相干部消除衍射斑后投射至所述光线透射部。
可选的，所述消相干部包括：相位调制元件，所述相位调制元件设置于所述预设光线的传输路径上，且所述相位调制元件绕预定轴线旋转，其中，所述预设光线的传输路线与所述相位调制元件的预定轴线相平行；光束耦合元件，所述光束耦合元件设置于所述预设光线的传输路径上，用于对所述预设光线进行准直调整，并降低所述预设光线的发散角；其中，所述消相干部通过所述相位调制元件和所述光束耦合元件消除所述预设光线的衍射斑。
可选的，在所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线的情况下，所述投影装置还包括固体介质元件，所述固体介质元件设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线通过所述固体介质元件进行多次反射混光后投射至所述光线透射部。
根据本申请的另一方面，提供了一种三维模型的采集装置。该装置包括：图像采集部，用于在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；其中，所述多个光影图像包含有投影图案，所述投影图案用于生成所述目标对象的三维模型的。
可选的，所述图像采集部包含多个色段采集器，其中，所述图像采集部通过所述多个色段采集器采集所述多个光影图像，所述多个色段采集器与所述多个光影图像一一对应。
根据本申请的另一方面，提供了一种三维扫描***。该三维扫描***包括：投影装置，所述投影装置为上述任意一项所述的投影装置；三维模型的采集装置，所述采集装置为上述任意一项所述的采集装置；其中，所述投影装置用于生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，所述三维模型的采集装置用于采集所述目标光线投射至所述目标对象上而生成的投影图案，所述投影图案用于确定所述目标对象的三维模型。
根据本申请的一个方面，提供了一种投影方法。该方法包括：发射多个预设光线，其中，所述多个预设光线对应多个预设波段，所述多个预设波段各不相同；确定与每个所述预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同；依据所述预设图案对所述多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，所述目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上。
根据本申请的一个方面，提供了一种三维模型的采集方法。该方法包括：在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；其中，所述多个光影图像包含有投影图案，所述投影图案用于生成所述目标对象的三维模型的。
根据本申请的一个方面，提供了一种三维扫描方法。该方法包括：多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，所述多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段；在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；依据每个所述光影图像包含的投影图案生成所述目标对象的三维模型。
根据本申请的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述投影方法、三维模型的采集方法、三维扫描方法中的任意一项所述的方法。
根据本申请的另一方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述投影方法、三维模型的采集方法、三维扫描方法中的任意一项所述的方法。
通过本申请，采用光线发射部于发射多个预设光线，其中，所述多个预设光线对应多个预设波段，所述多个预设波段各不相同；光线透射部设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线经过所述光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，所述光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
此时，该投影装置还具备了以下特征：1、硬件低成本；2、装置小型化。进而解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题，其中，原有投影***为动态投影***，本申请实施例提供的投影装置为透射投影，其硬件成本大幅度降低。
也即，通过光线透射部将多个不同波段的预设光线进行透射处理，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，达到了基于目标对象上投射的目标光线即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的投影装置的示意图。
图2是根据本申请实施例提供的一种可选的投影装置的示意图一。
图3是根据本申请实施例提供的一种可选的投影装置的示意图二。
图4是根据本申请实施例提供的三维模型的采集装置的示意图。
图5是根据本申请实施例提供的三维扫描***的示意图。
图6是根据本申请实施例提供的投影方法的流程图；
图7是根据本申请实施例提供的三维模型的采集方法的流程图；
图8是根据本申请实施例提供的三维扫描方法的流程图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
21a、激光发射器；21b、LED光源；22、半反半透分光镜；23、小型电机；24、相位调制元件；25、光束耦合元件；26、固体介质元件；27、光线透射部；28、投影成像镜头；29、反光镜；30、照明单元；31、采集成像镜头；32、图像采集部。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请的实施例，提供了一种投影装置。
图1是根据本申请实施例的投影装置的示意图。如图1所示，该投影装置包括：光线发射部11和光线透射部13。
光线发射部11，用于发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同。
光线透射部13，设置于预设光线的传输路径上，其中，预设光线经过光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线。
在一个可选的示例中，上述光线透射部生成目标光线是需要同时透射多个预设光线的。
在另一种可选的示例中，上述彩色编码条纹是由2至3种预设的彩色条纹进行编码而生成的，也即，上述以彩色编码条纹的形式进行投射的目标光线是由2至3种预设波段的条纹光线进行编码而生成的。
本申请实施例提供的投影装置，通过光线发射部发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同；光线透射部设置于预设光线的传输路径上，其中，预设光线经过光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
此时，该投影装置还具备了以下特征：1、硬件低成本；2、装置小型化。进而解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题，其中，原有投影***为动态投影***，本申请实施例提供的投影装置为透射投影，其硬件成本大幅度降低。
也即，通过光线透射部将多个不同波段的预设光线进行透射处理，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，达到了基于目标对象上投射的目标光线即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
需要说明的是：在目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的情况下，图像采集装置采集该目标对象对应的多个光影图像，该光影图像包含有目标光线生成的投影图案，进一步地，基于投影图案中的彩色编码条纹则可以生成目标对象的三维模型。
需要强调的是：该投影装置与基于时间编码进行三维重建的投影设备相比，本申请提供的投影装置更加轻便简洁，仅需光线透射部和光线发射部即可实现技术目标；该投影装置与基于显微共焦三维成像原理进行三维重建的投影设备相比，本申请提供的投影装置成本更低，仅需光线透射部和光线发射部即可实现技术目标。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，光线发射部还包括以下任意之一：多个LED光源，光线发射部通过多个LED光源发射多个预设光线；多个激光发射器，光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线。
也即，光线发射部可以由多个激光发射器组成，也可以由多个LED光源组成，其中，在光线发射部由多个激光发射器组成的情况下，光线发射部发射的多个预设光线则为激光，在光线发射部由多个LED光源组成的情况下，光线发射部发射的多个预设光线则为普通光线，此外，上述LED光源为单色光源。
需要说明的是：在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，预设光线具备了激光的性能特征，即定向发光、亮度极高、颜色极纯、相干性好。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，投影装置还包括光线聚合部，光线聚合部设置于多个预设光线的传输路径上，其中，多个预设光线通过光线聚合部进行聚合处理后，以同一条传输路径投射至光线透射部。
也即，在光线发射部发射的多个预设光线的传输路径不一致的情况下，本申请实施例提供的投影装置还包括光线聚合部，其中，光线聚合部用于将传输路径不一致的多个预设光线进行聚合处理，令多个预设光线以同一条传输路径进行传输。
在一个可选的示例中，上述光线聚合部为半反半透分光镜，如图2、图3所示，第一激光发射器和第二激光发射器同时发射两个预设光线，其中，两个预设光线分别投射至半反半透分光镜的两侧，第一激光发射器发射的预设光线在半反半透分光镜的表面发生反射现象，第二激光发射器发射的预设光线在半反半透分光镜的表面发生折射现象，此时，第一激光发射器发射的预设光线和第二激光发射器发射的预设光线以同一条传输路径进行传输。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，投影装置还包括消相干部，消相干部设置于预设光线的传输路径上，其中，预设光线通过消相干部消除衍射斑后投射至光线透射部。
也即，在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，本申请实施例提供的投影装置还在预设光线的传输路径上设置有消相干部，其中，消相干部用于消除由于激光相干性导致投影图案出现衍射斑。
在一个可选的示例中，本申请实施例提供的消相干部包括：相位调制元件，相位调制元件设置于预设光线的传输路径上，且相位调制元件绕预定轴线旋转，其中，预设光线的传输路线与相位调制元件的预定轴线相平行；光束耦合元件，光束耦合元件设置于预设光线的传输路径上，用于对预设光线进行准直调整，并降低预设光线的发散角；其中，消相干部通过相位调制元件和光束耦合元件消除预设光线的衍射斑。
需要说明的是：上述相位调制元件可以为透明光学材料薄板或随机位相板。在激光光束口径和发散角均较小的情况下，上述光束耦合元件可以由准直***和会聚***组成。在激光光束发散角较大的情况下，上述光束耦合元件由多片透镜元件组成。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，投影装置还包括固体介质元件，固体介质元件设置于预设光线的传输路径上，其中，预设光线通过固体介质元件进行多次反射混光后投射至光线透射部。
也即，在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，本申请实施例提供的投影装置还在预设光线的传输路径上设置有固体介质元件，其中，固体介质元件用于生成光强均匀的预设光线，并将光强均匀的预设光线投射至光线透射部。
在一个可选的示例中，固体介质元件为以下任意一种棱镜形式：细长型六面体棱镜、柱体棱镜、椎体棱镜；同时，固体介质元件可以为预设光线在固体界面围成的空间中进行多次反射的空心棒，也可以为光线在固体透明介质内部传输的实心棒，其中，实心棒的输入端和输出端面镀增透膜，空心棒在内表面镀增反膜，此外，固体介质元件出射端面与入射端面平行设置。
结合上述消相干部和固体介质元件进行说明，在一个可选的示例中：本申请实施例提供的投影装置包括消相干均匀照明***，也即，消相干均匀照明***通过小型电机驱动位相调制元件以一定的速度绕旋转轴转动对激光光束的位相实现实时调制，经过调制后的激光光束再投射至固体介质元件中，激光光束在固体介质元件内进行多次反射混光，最后输出强度均匀的光场。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，在光线透射部为一个的情况下，光线透射部设置于光线发射部发送的多个预设光线的传输路径上，且光线透射部上设有多个预设图像，其中，目标光线由多个预设光线经由多个预设图像透射而生成，每个预设图像均对应不同的预设波段。
也即，在光线透射部为一个的情况下，本申请实施例提供的投影装置还在光线发射部发送的多个预设光线的传输路径上设置有一个光线透射部，其中，光线透射部用于将多个不同波段的预设光线进行选择性透射，进而形成以预设编码条纹形式投射出的目标光线。
举例说明：光线透射部包含彩色光栅片，该彩色光栅片上设有多个预设图像，并且每个预设图像对应的不同颜色，此时，多个预设图像构成了彩色编码条纹。进一步地，当多个预设光线透射该彩色光栅片时，则自动生成以彩色编码条纹投射至目标对象上的目标光线。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，该投影装置还包括多个反光镜，其中，反光镜设置于目标光线和/或预设光线的传输路径上，用于改变目标光线和/或预设光线的传输路径。
也即，通过在目标光线和/或预设光线的传输路径上设置多个反光镜，以改变目标光线和/或预设光线的传输路径，进而达到优化三维扫描装置内的光线路径，减少三维扫描装置体积的技术效果。
可选地，在本申请实施例提供的投影装置中，该投影装置还包括多个照明单元，其中，照明单元与目标对象相对应设置，该照明单元用于照射目标对象，以便提高目标对象的背景亮度和加大目标对象的景深，达到便于采集目标对象对应的多个光影图像的技术效果。
在一个可选的示例中，照明单元可以为多个三色LED灯。
在另一个可选的示例中，如图2和图3所示，用于改变目标光线传输路径的目标反光镜的外周设有多个照明单元，其中，照明单元发射的照明光线，与经目标反光镜反射处理后的目标光线一同投射至目标对象上。
本申请实施例还提供了一种三维模型的采集装置，需要说明的是，本申请实施例的三维模型的采集装置中的目标对象为本申请实施例所提供的投影装置生成的目标光线所投射的目标对象。以下对本申请实施例提供的三维模型的采集装置进行介绍。
图4是根据本申请实施例的三维模型的采集装置的示意图。如图4所示，该装置包括图像采集部41。
图像采集部41，用于在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的。
本申请实施例提供的采集装置，通过图像采集部在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
此时，基于目标光线的彩色编码条纹对目标对象进行空间编码，达到了仅需一帧二维图像即可达到对目标对象的三维重建的技术目的，降低了图像采集设备的帧率要求，并降低了后续算法的运算成本。此外，通过使用颜色作为空间编码的基本元素，还达到了提升识别准确性的技术效果。
也即，通过在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标光线投射至目标对象上而形成的投影图案，进而达到了基于投影图案即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
可选地，在本申请实施例提供的三维模型的采集装置中，图像采集部包含多个色段采集器，其中，图像采集部通过多个色段采集器采集多个光影图像，多个色段采集器与多个光影图像一一对应。
也即，通过多个色段采集器采集目标对象对应的光影图像，实现了对颜色的精准区分的技术效果。
需要说明的是：每个色段采集器仅仅采集其对应色段的光影图像。
针对上述图像采集部通过多个色段采集器采集多个光影图像进行举例说明：第一预设光线对应的波长范围为770-622nm，第二预设光线对应的波长范围为577-492nm，第三预设光线对应的波长范围为455-435nm，其中，光线投射部上设有三个预设图案，且三个预设图案重叠设置后形成彩色编码条纹，且彩色编码条纹由红、绿、蓝色三色条纹依次编码排序形成，此时，第一预设光线、第二预设光线、以及第三预设光线经由光线透射部之后，形成以彩色编码条纹投射至目标对象的目标光线。
需要说明的是：上述彩色编码条纹中的所有红色条纹与第一预设图案相对应，上述彩色编码条纹中的所有绿色条纹与第二预设图案相对应，彩色编码条纹中的所有蓝色条纹与第三预设图案相对应，进一步地，第一预设光线经由第一预设图案的透射过滤处理后投射至目标对象上，第二预设光线经由第二预设图案的透射过滤处理后投射至目标对象上，第三预设光线经由第三预设图案的透射过滤处理后投射至目标对象上，此时，经由预设图案的透射过滤处理后第一预设光线、第二预设光线、以及第三预设光线组成了目标光线。
进一步地，经由预设图案的透射过滤处理后第一预设光线，投射至目标对象上形成红色投影图案，此时，红色色段采集器则采集目标对象上的红色光影图像，其中，该红色光影图像包含第一预设光线投射至目标对象上所形成的红色投影图案。其他颜色的色段采集器同理，在此不做具体解释。
本申请实施例还提供了一种三维扫描***，需要说明的是，本申请实施例的三维扫描***包含本申请实施例所提供的三维模型的采集装置，以及包含本申请实施例所提供的投影装置。以下对本申请实施例提供的三维扫描***进行介绍。
图5是根据本申请实施例的三维扫描***的示意图。如图5所示，该装置包括：投影装置51和三维模型的采集装置53。
投影装置51，投影装置为上述本申请实施例所提供的任意一种投影装置；
三维模型的采集装置53，采集装置为上述本申请实施例所提供的任意一种采集装置；
需要说明的是：投影装置用于生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，三维模型的采集装置用于采集目标光线投射至目标对象上而生成的投影图案，投影图案用于确定目标对象的三维模型。
本申请实施例提供的三维扫描***，通过投影装置生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，三维模型的采集装置采集目标光线投射至目标对象上而生成的投影图案，投影图案用于确定目标对象的三维模型，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
也即，通过光线透射部将多个不同波段的预设光线进行透射处理，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，并在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标光线投射至目标对象上而形成的投影图案，进而达到了基于投影图案即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
可选地，在本申请实施例提供的三维扫描***中，该三维扫描***还包括图像处理部，用于获取目标对象对应的多个光影图像，并依据多个光影图像包含有投影图案生成目标对象的三维模型，其中，目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，被采集多个光影图像包含投影图案。
可选地，在本申请实施例提供的三维扫描***中，该三维扫描***还包括图像发送部，用于将图像采集部采集到的多个光影图像发送至图像处理部。
下面以光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线，以及光线发射部通过多个LED光源发射多个预设光线两种情况对本申请实施例提供的三维扫描***进行举例说明：
如图2所示，在光线发射部通过多个激光发射器发射多个预设光线的情况下，本申请实施例提供的三维扫描***通过以下途径解决三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
投影装置通过采用透射投影的方式，将多个(2-3个)不同波段的激光发射器发射出的预设光线进行准会聚调整，并将调整后的多个预设光线透过光线透射部的预设图案形成以彩色编码条纹形式投射的目标光线，最后通过成像镜头将目标光线投射至目标对象上
需要说明的是：由于激光本身的相干性，会导致最后形成的投影图案出现衍射斑，此时，需要消相干均匀照明***，消除该投影图案中出现的衍射斑。具体的，消相干均匀照明***通过小型电机驱动位相调制元件以一定的速度绕旋转轴转动对激光光束的位相实现实时调制，经过调制后的激光光束再投射至固体介质元件中，激光光束在固体介质元件内进行多次反射混光，最后输出强度均匀的光场。
此时，时序控制电路触发投影装置，将目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象(牙齿/牙龈)上，也即，将光线投射部上的多个预设图案通过目标光线投影到目标对象上，同时，控制图像采集部快速采集目标对象的光影图像，其中，光影图像中包含目标光线投射至目标对象上所生成的投影图案，具体的，使用图像采集部中不同的色段采集器(CCD)采集不同色段的光影图像。
最后，将不同色段采集器分别获取到的不同色段的光影图像传输给图像处理部(电脑端)。此时，图像处理部利用软件算法对获取到的多个光影图像进行数据处理，以得到目标对象的三维数据，具体的，图像处理部通过不同色段采集器采集到的不同光影图像，区分多个色彩(2-3个色彩)，并依据预先存储的多个色彩(2-3个色彩)组成的编码体来识别和匹配多个光影图像包含的投影图案中的彩色编码条纹的序列，进而利用三维重建算法以及拼接融合算法构建目标对象的三维形貌。
综上，本申请实施例提供的三维扫描***实现了对口内牙齿和牙龈等具有反光、透射光和扩散光等特性的材质上直接进行带彩色纹理的动态实时三维扫描的技术效果。
如图3所示，在光线发射部通过多个LED光源发射多个预设光线的情况下，本申请实施例提供的三维扫描***通过以下途径解决三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
投影装置通过采用透射投影的方式，将多个(2-3个)不同波段的单色LED光源发射出的预设光线，透过光线透射部的预设图案形成以彩色编码条纹形式投射的目标光线，最后通过成像镜头将目标光线投射至目标对象上。
需要说明的是：上述单色LED光源对应的波段无重叠，进而达到了精确区分各个预设光线的颜色，减少各色彩间的干扰的技术效果。
此时，时序控制电路触发投影装置，将目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象(牙齿/牙龈)上，也即，将光线投射部上的多个预设图案通过目标光线投影到目标对象上，同时，控制图像采集部快速采集目标对象的光影图像，其中，光影图像中包含目标光线投射至目标对象上所生成的投影图案，具体的，使用图像采集部中不同的色段采集器(CCD)采集不同色段的光影图像。
最后，将不同色段采集器分别获取到的不同色段的光影图像传输给图像处理部(电脑端)。此时，图像处理部利用软件算法对获取到的多个光影图像进行数据处理，以得到目标对象的三维数据，具体的，图像处理部通过不同色段采集器采集到的不同光影图像，区分多个色彩(2-3个色彩)，并依据预先存储的多个色彩(2-3个色彩)组成的编码体来识别和匹配多个光影图像包含的投影图案中的彩色编码条纹的序列，进而利用三维重建算法以及拼接融合算法构建目标对象的三维形貌。
综上，本申请实施例提供的三维扫描***实现了对口内牙齿和牙龈等具有反光、透射光和扩散光等特性的材质上直接进行带彩色纹理的动态实时三维扫描的技术效果。
需要说明的是：本申请实施例提供的三维扫描***还可以包括：散热***、加热防雾***，其中，散热***用于保护投影装置和采集装置，防雾***用于辅助采集装置采集目标对象对应的光影图像。
本申请实施例还提供了一种投影方法，需要说明的是，本申请实施例的投影装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于投影方法。以下对本申请实施例提供的投影方法进行介绍。
图6是根据本申请实施例的投影方法的示意图。如图6所示，该方法包括：
步骤S102，发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同。
步骤S104，确定与每个预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同。
步骤S106，依据预设图案对多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上。
本申请实施例提供的投影方法，通过发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同；确定与每个预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同；依据预设图案对多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
也即，通过光线透射部将多个不同波段的预设光线进行透射处理，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，达到了基于目标对象上投射的目标光线即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
可选的，在本申请实施例提供的投影方法中，在据预设图案对多个预设光线进行透射处理得到目标光线之前，方法还包括以下至少之一：对多个预设光线进行聚合处理；在预设光线为激光的情况下，对多个预设光线进行消相干处理；在预设光线为激光的情况下，对多个预设光线进行混光处理。
本申请实施例还提供了一种三维模型的采集方法，需要说明的是，本申请实施例的三维模型的采集装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于三维模型的采集方法。以下对本申请实施例提供的三维模型的采集方法进行介绍。
图7是根据本申请实施例的三维模型的采集方法的示意图。如图7所示，该方法包括：
步骤S202，在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；
其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的。
本申请实施例提供的三维模型的采集方法，通过在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
也即，通过在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标光线投射至目标对象上而形成的投影图案，进而达到了基于投影图案即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
可选的，在本申请实施例提供的三维模型的采集方法，每个光影图像包含的投影图案为不同预设光线投射至目标对象上而生成的，不同的预设光线为目标光线中不同预设波段对应的光线。
本申请实施例还提供了一种三维扫描方法，需要说明的是，本申请实施例的三维扫描***可以用于执行本申请实施例所提供的用于三维扫描方法。以下对本申请实施例提供的三维扫描方法进行介绍。
图8是根据本申请实施例的三维扫描方法的示意图。如图8所示，该方法包括：
步骤S302，多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段。
步骤S304，在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应。
步骤S306，依据每个光影图像包含的投影图案生成目标对象的三维模型。
本申请实施例提供的三维扫描方法，通过多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段；在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；依据每个光影图像包含的投影图案生成目标对象的三维模型，解决了相关技术中物体三维形貌的获取方法并不适用于口腔环境，且相关技术中物体三维形貌的获取方法的成本较高的问题。
也即，通过光线透射部将多个不同波段的预设光线进行透射处理，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，并在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标光线投射至目标对象上而形成的投影图案，进而达到了基于投影图案即可获取到目标对象的三维形貌的技术效果。
可选的，在本申请实施例提供的三维扫描方法中，每个光影图像包含的投影图案为不同预设光线投射至目标对象上而生成的，不同的预设光线为目标光线中不同预设波段对应的光线。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述投影方法、三维模型的采集方法、三维扫描方法中的任意一项的方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述投影方法、三维模型的采集方法、三维扫描方法中的任意一项的方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：
可选的，发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同；确定与每个预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同；依据预设图案对多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上。
可选的，在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的。
可选的，多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段；在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；依据每个光影图像包含的投影图案生成目标对象的三维模型。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：
可选的，发射多个预设光线，其中，多个预设光线对应多个预设波段，多个预设波段各不相同；确定与每个预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同；依据预设图案对多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上。
可选的，在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；其中，多个光影图像包含有投影图案，投影图案用于生成目标对象的三维模型的。
可选的，多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段；在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集目标对象对应的多个光影图像，其中，彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个光影图像均对应不同的色段，色段与预设波段一一对应；依据每个光影图像包含的投影图案生成目标对象的三维模型。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括：
光线发射部，用于发射多个预设光线，其中，所述多个预设光线对应多个预设波段，所述多个预设波段各不相同；
光线透射部，设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线经过所述光线透射部上设有的预设图案透射后，生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，所述光线透射部至少透射两种不同预设波段对应的预设光线；
其中，所述投影装置还包括光线聚合部，所述光线聚合部设置于多个所述预设光线的传输路径上，其中，多个所述预设光线通过所述光线聚合部进行聚合处理后，以同一条传输路径投射至所述光线透射部；
其中，所述光线透射部包含彩色光栅片，所述彩色光栅片上设有多个预设图像，并且每个预设图像对应的不同颜色，以及，所述多个预设图像构成了彩色编码条纹；其中，当多个预设光线透射该彩色光栅片时，则自动生成以彩色编码条纹投射至目标对象上的目标光线；
其中，在所述光线发射部通过多个激光发射器发射所述多个预设光线的情况下，所述投影装置还包括消相干部，所述消相干部设置于所述预设光线的传输路径上，所述预设光线通过所述消相干部消除衍射斑后投射至所述光线透射部；以及，在所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线的情况下，所述投影装置还包括固体介质元件，所述固体介质元件设置于所述预设光线的传输路径上，所述预设光线通过所述固体介质元件进行多次反射混光后投射至所述光线透射部。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，光线发射部还包括以下任意之一：
多个LED光源，所述光线发射部通过所述多个LED光源发射所述多个预设光线；
多个激光发射器，所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，在所述光线发射部通过所述多个激光发射器发射所述多个预设光线的情况下，所述投影装置还包括消相干部，所述消相干部设置于所述预设光线的传输路径上，其中，所述预设光线通过所述消相干部消除衍射斑后投射至所述光线透射部。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述消相干部包括：
相位调制元件，所述相位调制元件设置于所述预设光线的传输路径上，且所述相位调制元件绕预定轴线旋转，其中，所述预设光线的传输路线与所述相位调制元件的预定轴线相平行；
光束耦合元件，所述光束耦合元件设置于所述预设光线的传输路径上，用于对所述预设光线进行准直调整，并降低所述预设光线的发散角；
其中，所述消相干部通过所述相位调制元件和所述光束耦合元件消除所述预设光线的衍射斑。
5.一种三维扫描***，其特征在于，所述三维扫描***包括：
投影装置，所述投影装置为权利要求1至4中任意一项的所述投影装置；
三维模型的采集装置，所述采集装置包括：图像采集部，用于在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；
其中，所述投影装置用于生成以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，所述三维模型的采集装置用于采集所述目标光线投射至所述目标对象上而生成的投影图案，所述投影图案用于确定所述目标对象的三维模型；
其中，所述多个光影图像包含有投影图案，所述投影图案用于生成所述目标对象的三维模型的；以及，所述图像采集部包含多个色段采集器，其中，所述图像采集部通过所述多个色段采集器采集所述多个光影图像，所述多个色段采集器与所述多个光影图像一一对应。
6.一种投影方法，其特征在于，所述投影方法包括：
发射多个预设光线，其中，所述多个预设光线对应多个预设波段，所述多个预设波段各不相同；
确定与每个所述预设波段对应的预设图案，其中，每个预设图案各不相同；
依据所述预设图案对所述多个预设光线进行透射处理得到目标光线，其中，所述目标光线以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上；
其中，所述投影方法由权利要求1-4中任意一项的投影装置所执行。
7.一种三维模型的采集方法，其特征在于，所述采集方法包括：
在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；
其中，所述多个光影图像包含有投影图案，所述投影图案用于生成所述目标对象的三维模型的；
其中，所述三维模型的采集方法由权利要求5中所述三维扫描***的三维模型的采集装置所执行。
8.一种三维扫描方法，其特征在于，所述三维扫描方法包括：
多个预设光线依据对应的预设图案进行透射处理，得到以彩色编码条纹的形式投射至目标对象上的目标光线，其中，所述多个预设光线对应多个不同的预设波段，每个预设图案对应不同的预设波段；
在目标对象被目标光线以彩色编码条纹的形式投射的情况下，采集所述目标对象对应的多个光影图像，其中，所述彩色编码条纹至少对应两种预设波段，每个所述光影图像均对应不同的色段，所述色段与所述预设波段一一对应；
依据每个所述光影图像包含的投影图案生成所述目标对象的三维模型；
其中，所述三维扫描方法由权利要求5所述的三维扫描***所执行。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求6至8中任意一项所述的方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序执行权利要求6至8中任意一项所述的方法。
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