CN114967284A - 用于增加点阵密度的点阵投影成像***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***及方法,用于增加点阵密度的点阵投影成像***包括:投影模块用于投射点阵激光;角度调节模块用于调节点阵激光的光线角度;控制模块用于控制角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转;成像模块用于获取角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像;其中,预设的偏移角度的取值范围由点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;所述成像模块所呈现的图像中所有激光斑点紧密排布。本发明能够提升远距离情况下的点阵投影密度,进而提高结构光三维测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及计算机三维视觉技术领域,尤其涉及一种点阵投影成像***及方法。
背景技术
结构光方法是一种重要的三维视觉测量技术,其可以通过一组由投影器和成像装置组成的***结构实现,具体地,利用投影器投射特定的光信息到物体表面,并由成像装置采集,所采集的图像经过极线校正后再进行稠密匹配,即可重建出物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。
结构光三维测量的精度与投射点阵的密度直接相关,密度越大,则精度越高。然而,物体距离相机越远,物体上的投影图案越大,相对应的测量精度也越差,从而造成基于结构光的深度测量精度随着距离的增大而大幅降低的问题。
针对上述问题,如何提供一种使得结构光三维测量的精度提升的技术方案,是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***及方法,用以解决上述问题。
本发明提供一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***,包括:投影模块、角度调节模块、控制模块、成像模块;
其中,所述投影模块用于投射点阵激光;
所述角度调节模块用于调节所述点阵激光的光线角度;
所述控制模块用于控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转;
所述成像模块用于获取所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像;
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;
在所述成像模块所呈现的所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像中所有激光斑点紧密排布。
根据本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***,所述角度调节模块为振镜或反射镜中的一种。
本发明还提供一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,该方法基于上述用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,包括:
获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节;
通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;
通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;
所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
根据本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:
S101、在所述获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光之后,所述成像模块获取所述第一点阵激光对应的第一点阵激光图像;
S102、在所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到第二点阵激光之后,所述成像模块获取所述第二点阵激光对应的第二点阵激光图像;
S103、重复所述S102,通过所述成像模块获取通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转后得到的与所述预设次数对应的第二点阵激光所对应的第二点阵激光图像;
S104、所述成像模块对所述第一点阵激光图像以及与所述预设次数对应的第二点阵激光图像进行叠加得到叠加后图像作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
根据本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,在所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像之前,方法还包括:
在预定的曝光时间内通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,得到与所述预设次数对应的第二点阵激光;
相应地,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:
所述成像模块获取由所述第一点阵激光以及与所述预设次数对应的第二点阵激光叠加后的点阵激光所对应的图像,作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;
其中,所述预定的曝光时间为所述成像模块获取图像的曝光时间。
根据本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;
所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m;
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S201、控制模块控制所述角度调节模块沿水平方向进行预设水平次数n次的转动,每次均使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成n个第二点阵激光;
S202、控制所述角度调节模块沿垂直方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成第二点阵激光;
S203、重复所述S201至所述S202直到垂直方向上的转动次数达到预设垂直次数m,从而得到多个第二点阵激光;
根据本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;
所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m;
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S301、控制模块控制所述角度调节模块沿垂直方向进行预设垂直次数m次的转动,每次均使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成m个第二点阵激光;
S302、控制所述角度调节模块沿水平方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成第二点阵激光;
S303、重复所述S301至所述S302直到水平方向上的转动次数达到预设水平次数n,从而得到多个第二点阵激光;
本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现如上述任一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
本发明还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
本发明提供的一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***及方法,其中,用于增加点阵密度的点阵投影成像***,通过控制模块多次控制角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,以及成像模块呈现的图像中所有激光斑点紧密排布,提升了点阵投影的密度,由于结构光三维测量的精度与点阵投影的密度呈正相关,解决了现有的结构光三维测量的精度低的技术问题,实现了结构光三维测量精度的进一步提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影成像***的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的叠加后图像的示意图;
图4是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影方式实现的示意图;
图5是本发明实施例提供的第二点阵激光投射位置的示意图一;
图6是本发明实施例提供的第二点阵激光投射位置的示意图二;
图7是本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在对本发明的用于增加点阵密度的点阵投影成像***及用于增加点阵密度的点阵投影成像方法进行说明之前,需要说明的是,本发明中的水平方向是指沿角度调节模块的水平面方向,该水平方向用x轴表示,垂直方向是指垂直于角度调节模块的水平面的方向,该垂直方向用y轴表示。
图1是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影成像***的结构示意图,如图1所示,该点阵投影成像***包括投影模块101、角度调节模块102、控制模块103、成像模块104。
所述投影模块101用于投射点阵激光。
在本实施例中,投影模块101可以是一切使用激光作为光源的设备,投影模块101投射由多个激光斑点组成的点阵激光,如点阵激光投影仪、点阵激光器等,投影模块101所投射的激光波长可以是可见光波长范围(390nm-780nm),也可以是不可见光(红外光、紫外光)波长范围,在此不作具体限定,可根据本领域技术人员需求进行选择。
需要进一步说明的是,所述投影模块101所投射的点阵激光,最终可在成像模块104形成点阵激光图像。
所述角度调节模块102用于接收投影模块101所投射的点阵激光并对点阵激光光线的角度进行调节。
其中,所述角度调节模块102为具有反射结构的可以改变光传播方向的器件,可以是振镜、透镜、反射镜等,在此不作具体限定,角度调节模块可以是一侧具有反射结构,也可以是两侧均具有反射结构,此处不对反射结构的数量作具体限定。
需要进一步说明的是,所述角度调节模块102具有反射结构的一侧在接收投影模块所投射的点阵激光后,对点阵激光光线投射的角度进行调节,使点阵激光刚好能够反射至被测物体上,进而成像模块104获取被测物体上的点阵激光所呈现的影像,作为点阵激光图像。其中,角度调节模块102在接收投影模块所投射的点阵激光后,会有一部分激光被角度调节模块102吸收,或产生散射、衍射的现象,这是难以避免的,因此,本申请所选择的角度调节模块102为将吸收、衍射、散射误差最小化,其能使反射功能最大化的器件。
所述控制模块103用于控制所述角度调节模块102以预设的偏移角度进行旋转。
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定.
在本实施例中,所述控制模块103控制所述角度调节模块102进行旋转的次数为预先设定的,所述角度调节模块102预设的偏移角度是基于控制模块103预先设定的对角度调节模块102进行旋转的次数以及投影模块101所投射的点阵激光本身属性共同决定的,投影模块101所投射的点阵激光本身属性包括点阵激光中激光斑点的发散角、相邻激光斑点的视角等信息,基于上述点阵激光本身属性确定预设的偏移角度的取值范围。
可以理解的是,所述控制模块103与所述角度调节模块102的连接方式为电连接,可以是有线连接,也可以是无线连接,在此不作具体限定,控制模块103本身具有控制角度调节模块102以预设偏移角度进行旋转的相关算法。
需要进一步说明的是,所述控制模块103可用于多次控制所述角度调节模块沿水平方向和/或垂直方向以预设的偏移角度进行旋转,其中,水平方向和/或垂直方向是相对于角度调节模块所在的双转轴进行设定的。
所述成像模块104用于获取所述角度调节模块102以预设的偏移角度进行旋转前后的图像。
其中,在所述成像模块104所呈现的所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像中所有激光斑点紧密排布。
需要进一步说明的是,所述成像模块104所呈现的图像包括控制模块103控制角度调节模块102在水平方向和/或垂直方向以预设的偏移角度进行旋转前后的图像。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***,通过控制模块控制角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,使得成像模块呈现的角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像中的激光斑点紧密排布,从而提升了点阵投影的密度,且由于结构光三维测量的精度与点阵投影的密度呈正相关,从而解决了现有的结构光三维测量的精度低的技术问题,实现了结构光三维测量精度的进一步提升。
进一步地,所述角度调节模块102具体为为振镜或反射镜中的一种。
在本实施例中,角度调节模块102为振镜,优先地为双轴振镜,该双轴振镜具体为MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电***)振镜,镜面直径通常只有几毫米。MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域,相对于传统的机械,它们的直径更小,最大的不超过一个厘米,甚至仅仅为几个微米,其厚度就更加微小,主要采用以硅为主的材质,电气性能优良,硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度与铝类似,热传导率接近钼和钨。采用与集成电路类似的生成技术,可大量利用集成电路IC生产中的成熟技术、工艺,具有重量轻,体积小,易于大批量生产,生产成本较低的优点,由于采用的是双轴振镜,使得控制模块能够控制镜面在水平方向和/或垂直方向进行移动或旋转。
需要说明的是,在本发明的其他实施例中,角度调节模块102还可以为透镜、反射镜等改变光传播方向的器件,本发明对此不做限定。另外,在本发明的其他实施例中,角度调节模块102还可以为单轴透镜,双轴透镜可以两个轴同时控制,从而使得角度调节模块102在两个方向上同时发生转动,而单轴振镜则每次只能在一个方向发生转动,不能同时在两个方向上调节光线。
另外,双轴振镜在控制模块的调控下,可以进行连续的旋转或振动,双轴振镜旋转、振动的频率以及幅度也是由控制模块进行调节。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***,所述点阵投影成像***中的角度调节模块102具体为双轴振镜,一方面,所采用的双轴振镜生产成本低,另一方面,实现了控制模块能够调控振镜在水平方向和/或垂直方向进行移动或旋转,使得成像模块最终呈现到的图像中的激光斑点能够紧密排布,从而使点阵投影密度进一步增加,即提高了结构光三维测量的精度。
图2是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法的流程图,如图2所示,该方法基于上述用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,包括:
步骤一,获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节。
在本步骤中,通过启动投影模块,向角度调节模块发射点阵激光,此时,角度调节模块保持不动,直接将点阵激光反射至被测物体上,该点阵激光作为第一点阵激光,此时,被测物体因为表面形态的不同,使得第一点阵激光所呈现的影像中携带有深度信息。在点阵激光反射至被测物体上之后,关闭投影模块。
步骤二,通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光。
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定。
在本步骤中,先通过控制模块控制角度调节模块旋转,在旋转得到预设的偏移角度之后,保持角度调节模块状态,然后重新打开投影模块,发射点阵激光,经由当前状态下的角度调节模块进行发射,并反射至被测物体上,此时,被测物体上的点阵激光作为第二点阵激光。在点阵激光反射至被测物体上之后,关闭投影模块。
需要说明的是,由于投影模块与被测物体之间的距离越大,被测物体上的点阵激光中各个激光斑点之间的间隔也会越大,对应的三维测量精度也会越差,为了解决上述问题,通过控制角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,从而增加激光斑点密度,进而达到提升测量精度的效果。其中,预设的偏移角度需要综合激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角因素。
步骤三,通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
其中,所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
在本步骤中,成像模块可以在第一点阵激光被反射在被测物体上之后马上获取该第一点阵激光所呈现的图像,在第二点阵激光被反射在被测物体上之后马上获取该第二点阵激光所呈现的图像,然后将所有图像根据旋转的偏移角度进行叠加,从而获得最终整体图像。成像模块也可以在第一点阵激光以及第二点阵激光均被反射在被测物体上之后获取整体图像,此时,对角度调节模块的控制有时间限制。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;并通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,从而使得成像模块呈现的角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像中的激光斑点紧密排布,从而提升了点阵投影的密度,且由于结构光三维测量的精度与点阵投影的密度呈正相关,从而解决了现有的结构光三维测量的精度低的技术问题,实现了结构光三维测量精度的进一步提升。
进一步地,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:
S101、在所述获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光之后,所述成像模块获取所述第一点阵激光对应的第一点阵激光图像;
S102、在所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到第二点阵激光之后,所述成像模块获取所述第二点阵激光对应的第二点阵激光图像;
S103、重复所述S102,通过所述成像模块获取通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转后得到的与所述预设次数对应的第二点阵激光所对应的第二点阵激光图像;
S104、所述成像模块对所述第一点阵激光图像以及与所述预设次数对应的第二点阵激光图像进行叠加得到叠加后图像作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
具体地,控制模块103需3次控制角度调节模块102在水平方向上以预设的偏移角度进行旋转,第一次控制角度调节模块102在水平方向上以预设的偏移角度进行旋转前的图像记为a1,第一次控制角度调节模块在水平方向上以预设的偏移角度进行旋转后的图像记为a2,第二次旋转前的图像即为第一次旋转后的图像a2,第二次控制角度调节模块在水平方向上以预设的偏移角度进行旋转后的图像记为a3,第三次旋转前的图像即为第二次旋转后的图像a3,第三次控制角度调节模块在水平方向上以预设的偏移角度进行旋转后的图像记为a4。
成像模块根据图像a1、a2、a3以及a4对应的偏移角度对上述四副图像进行叠加,从而得到如图3所示的叠加后图像作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,能够提升点阵激光密度,进而提升三维测量精度。
进一步地,在所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像之前,方法还包括:在预定的曝光时间内通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,得到与所述预设次数对应的第二点阵激光。
相应地,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:所述成像模块获取由所述第一点阵激光以及与所述预设次数对应的第二点阵激光叠加后的点阵激光所对应的图像,作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;其中,所述预定的曝光时间为所述成像模块获取图像的曝光时间。
具体地,根据成像模块的曝光时间,控制角度调节模块迅速完成预设次数的旋转,从而使得第一点阵激光与多个第二点阵激光发生叠加的效果,在此基础上,成像模块获取叠加后点阵激光所对应的影像作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
图4是本发明实施例提供的用于增加点阵密度的点阵投影方式实现的示意图,如图4所示,一激光器A(即投影模块)向MEMS双轴振镜(即角度调节模块)投射点阵激光,MEMS双轴振镜接收激光器A所投射的点阵激光,并对点阵激光光线角度进行调节,与MEMS双轴振镜电连接的计算机控制单元控制MEMS双轴振镜在水平方向x轴和在垂直方向y轴上进行旋转,每一次旋转都会形成新的点阵激光,新的点阵激光与旧的点阵激光相互叠加,最终成像模块获取得到叠加后点阵激光所呈现的点阵激光图像。另外,每次偏移角度的取值范围根据第一点阵激光中发散角θ以及所有相邻激光斑点的视角平均值确定,其中,视角平均值基于任意相邻激光斑点的视角γ得到。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,能够进一步提升图像获取的效率。
进一步地,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m。
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S201、控制模块控制所述角度调节模块沿水平方向进行预设水平次数n次的转动,每次均使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成n个第二点阵激光。
S202、控制所述角度调节模块沿垂直方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成第二点阵激光。
S203、重复所述S201至所述S202直到垂直方向上的转动次数达到预设垂直次数m,从而得到多个第二点阵激光。
在本实施例中,通过对双轴振镜中的两个转轴进行设置从而实现按行投射的效果。
图5是本发明实施例提供的第二点阵激光投射位置的示意图一。
具体地,在角度调节模块旋转之前,将沿振镜水平方向上的转轴设置为快轴,将沿振镜垂直方向上的转轴设置为慢轴。然后,控制模块通过控制快轴使得角度调节模块沿水平方向进行快速旋转,从而得到如图5所示的第二点阵激光,在达到预设水平次数之后,控制慢轴转动使得角度调节模块沿垂直方向上转动一次,继而又控制快轴转动使得角度调节模块沿水平方向快速旋转达到水平次数,依此类推,直到慢轴转动的次数达到预设的垂直次数m,整个角度调节模块的旋转过程才结束。在上述旋转过程中,先有n个第二点阵激光沿水平方向逐次被投射到被测物体上;在慢轴转动一次之后,又有n个第二点阵激光沿水平方向逐次被投射到被测物体上,以此类推,直到慢轴转动次数达到m次,从而获得激光散斑紧密排布的图像。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,能够提升点阵激光密度,进而提升三维测量精度。
进一步地,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m。
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S301、控制模块控制所述角度调节模块沿垂直方向进行预设垂直次数m次的转动,每次均使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成m个第二点阵激光。
S302、控制所述角度调节模块沿水平方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成第二点阵激光。
S303、重复所述S301至所述S302直到水平方向上的转动次数达到预设水平次数n,从而得到多个第二点阵激光。
在本实施例中,通过对双轴振镜中的两个转轴进行设置从而实现按列投射的效果。
图6是本发明实施例提供的第二点阵激光投射位置的示意图二。
具体地,在角度调节模块旋转之前,将沿振镜垂直方向上的转轴设置为快轴,将沿振镜水平方向上的转轴设置为慢轴。然后,控制模块通过控制快轴使得角度调节模块沿垂直方向进行快速旋转,从而得到如图6所示的第二点阵激光,在达到预设垂直次数m之后,控制慢轴转动使得角度调节模块沿水平方向上转动一次,继而又控制快轴转动使得角度调节模块沿垂直方向快速旋转达到垂直次数,依此类推,直到慢轴转动的次数达到预设的水平次数n,整个角度调节模块的旋转过程才结束。在上述旋转过程中,先有m个第二点阵激光沿垂直方向逐次被投射到被测物体上;在慢轴转动一次之后,又有m个第二点阵激光沿水平方向逐次被投射到被测物体上,以此类推,直到慢轴转动次数达到n次,从而获得激光散斑紧密排布的图像。
本发明提供了一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,能够提升点阵激光密度,进而提升三维测量精度。
图7是本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图,如图7所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640,其中,处理器610,通信接口620,存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令,以执行用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,该方法基于上述用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,该方法包括:获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节;通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
此外,上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面,本发明还提供一种计算机程序产品,计算机程序产品包括计算机程序,计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上,计算机程序被处理器执行时,计算机能够用以执行用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,该方法基于上述用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,该方法包括:获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节;通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
又一方面,本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的以执行用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,该方法基于上述用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,该方法包括:获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节;通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于增加点阵密度的点阵投影成像***,其特征在于,包括:投影模块、角度调节模块、控制模块、成像模块,
其中,所述投影模块用于投射点阵激光;
所述角度调节模块用于调节所述点阵激光的光线角度;
所述控制模块用于控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转;
所述成像模块用于获取所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像;
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;
在所述成像模块所呈现的所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转前后的图像中所有激光斑点紧密排布。
2.根据权利要求1所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像***,其特征在于,所述角度调节模块为振镜或反射镜中的一种。
3.一种用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,其特征在于,该方法基于权利要求1或2所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像***实现,包括:
获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光;其中,所述第一点阵激光的光线角度未经所述角度调节模块调节;
通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到经所述角度调节模块调节后的第二点阵激光;
通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;
其中,所述预设的偏移角度的取值范围由第一点阵激光中激光斑点的发散角以及相邻激光斑点的视角确定;
所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像中所有激光斑点紧密排布。
4.根据权利要求3所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,其特征在于,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:
S101、在所述获取由投影模块投射,经角度调节模块反射的第一点阵激光之后,所述成像模块获取所述第一点阵激光对应的第一点阵激光图像;
S102、在所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行旋转,得到第二点阵激光之后,所述成像模块获取所述第二点阵激光对应的第二点阵激光图像;
S103、重复所述S102,通过所述成像模块获取通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转后得到的与所述预设次数对应的第二点阵激光所对应的第二点阵激光图像;
S104、所述成像模块对所述第一点阵激光图像以及与所述预设次数对应的第二点阵激光图像进行叠加得到叠加后图像作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像。
5.根据权利要求3所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,其特征在于,在所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像之前,方法还包括:
在预定的曝光时间内通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,得到与所述预设次数对应的第二点阵激光;
相应地,所述通过成像模块获取所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像,包括:
所述成像模块获取由所述第一点阵激光以及与所述预设次数对应的第二点阵激光叠加后的点阵激光所对应的图像,作为所述第一点阵激光以及所述第二点阵激光对应的图像;
其中,所述预定的曝光时间为所述成像模块获取图像的曝光时间。
6.根据权利要求4或5所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,其特征在于,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;
所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m;
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S201、控制模块控制所述角度调节模块沿水平方向进行预设水平次数n次的转动,每次均使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成n个第二点阵激光;
S202、控制所述角度调节模块沿垂直方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成第二点阵激光;
S203、重复所述S201至所述S202直到垂直方向上的转动次数达到预设垂直次数m,从而得到多个第二点阵激光;
7.根据权利要求4或5所述的用于增加点阵密度的点阵投影成像方法,其特征在于,所述预设的偏移角度包括预设水平偏移角度α以及预设垂直偏移角度β;
所述预设次数包括预设水平次数n以及预设垂直次数m;
相应地,所述通过控制模块控制所述角度调节模块以预设的偏移角度进行预设次数的旋转,包括:
S301、控制模块控制所述角度调节模块沿垂直方向进行预设垂直次数m次的转动,每次均使得所述角度调节模块在垂直方向上的偏移角度达到预定垂直偏移角度β,形成m个第二点阵激光;
S302、控制所述角度调节模块沿水平方向进行一次转动,使得所述角度调节模块在水平方向上的偏移角度达到预定水平偏移角度α,形成第二点阵激光;
S303、重复所述S301至所述S302直到水平方向上的转动次数达到预设水平次数n,从而得到多个第二点阵激光;
8.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求3至7任一项所述用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至7任一项所述用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至7任一项所述用于增加点阵密度的点阵投影成像方法。
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