TWI680276B - 用於3d掃描的結構光影像產生方法及系統、數位程式產品及數位計算設備 - Google Patents

Abstract

一種結構光影像產生系統適用於一靜止的目標物件並包含一投影單元、一驅動單元、一拍攝單元及一處理單元。該處理單元控制該驅動單元驅動該投影單元活動至分別對應多個投影區域的多個預定位置，該目標物件位於該等投影區域的至少兩者內，該處理單元並控制該投影單元於每一預定位置將一結構光投影至對應的該投影區域且控制該拍攝單元對一涵蓋該等投影區域的預定拍攝範圍進行拍攝，以產生一對應該投影區域且具有一呈現出該結構光的目標部分的原始影像，該處理單元並根據該等目標部分產生一呈現出受到該結構光投影的該目標物件的結構光影像，以利用該結構光影像建立三維點雲模型，使得三維點雲模型的精細度不再受限於投影單元的性能。

Description

用於3D掃描的結構光影像產生方法及系統、數位程式產品及數位計算設備

本發明是有關於一種結構光影像產生方法，特別是指一種關於三維點雲模型之建立的結構光影像產生方法。本發明還有關於能實施該結構光影像產生方法的一種結構光影像產生系統、一種數位程式產品及一種數位計算設備。

「結構光」(英文為structured light)泛指以特定的圖樣(Pattern)來呈現光線信息的方式，而常被運用於建立各種立體物件的三維點雲模型。

一種現有的結構光影像產生方法是以一投影機將結構光投影於一目標物件上，接著，再以一相機對被投影結構光的該目標物件進行拍攝，而獲得一結構光影像。

該結構光影像能用於供一三維建模系統進行分析，具體而言，當結構光被投影於該目標物件上時，結構光的圖樣會因為 該目標物件之表面的深度變化而產生扭曲，而該三維建模系統便能根據結構光圖樣的扭曲情形，計算出該目標物件在該結構光影像中每一個位置的深度資料，進而根據該等深度資料建立該目標物件的三維點雲模型。

由上述說明可知，三維點雲模型的精細度與該結構光影像的影像品質息息相關，也就是說，該投影機的投影性能及該相機的拍攝性能皆會直接影響三維點雲模型的品質，但是，現有的高解析度投影機不但價格昂貴，且其解析度仍遠小於高畫素相機的影像解析度，而導致三維點雲模型的精細度受限於投影機的性能。因此，現有技術仍存在改進的空間。

因此，本發明的其中一目的，在於提供一種能改進現有技術的結構光影像產生方法。

於是，本發明結構光影像產生方法由一結構光影像產生系統對一靜止的目標物件實施，該結構光影像產生系統包含一投影單元、一用於驅動該投影單元活動的驅動單元、一拍攝單元，以及一處理單元，該結構光影像產生方法包含下列步驟：(A)該處理單元控制該驅動單元驅動該投影單元活動至分別對應多個投影區域的多個預定位置，其中，該目標物件位於該等投影區域的其中至 少兩者內；(B)該處理單元控制該投影單元於每一預定位置將一結構光投影至對應的該投影區域；(C)該處理單元於該投影單元將該結構光投影至每一投影區域時，控制該拍攝單元對一涵蓋該等投影區域的預定拍攝範圍進行拍攝，以產生一對應受該投影單元投影之該投影區域的原始影像，每一原始影像具有一呈現出該結構光的目標部分；(D)該處理單元根據該等原始影像的該等目標部分產生一結構光影像，該結構光影像呈現出受到該結構光投影的該目標物件。

在本發明結構光影像產生方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該等投影區域彼此呈矩陣排列，且每兩個彼此相鄰的該投影區域之間部分重疊，以使得在步驟(C)中，對應於該兩投影區域的該兩原始影像的該兩目標部分分別具有兩個彼此相符的共同區域，且在步驟(D)中，該處理單元是根據該等目標部分的該等共同區域而將該等目標部分以拼接的方式合併而產生該結構光影像。

在本發明結構光影像產生方法的一些實施態樣中，在步驟(D)中，該處理單元是先擷取每一原始影像的該目標部分並作為一子結構光影像，再將該等子結構光影像以拼接的方式合併而產生該結構光影像。

在本發明結構光影像產生方法的一些實施態樣中，該 結構光影像產生系統還包含一儲存N個圖樣的儲存單元，其中，N為大於1的整數。在步驟(B)中，該處理單元根據該N個圖樣控制該投影單元於每一預定位置將分別呈現出該N個圖樣的N種結構光依序投影至對應該預定位置的該投影區域。在步驟(C)中，該處理單元於該投影單元將該N種結構光中的每一種結構光投影至該投影區域時，控制該拍攝單元對該預定拍攝範圍進行拍攝，以產生對應受該投影單元投影之該投影區域且分別對應該N個圖樣的N個原始影像。在步驟(D)中，該處理單元產生分別對應該N個圖樣的N個該結構光影像，且每一結構光影像是該處理單元根據該等原始影像中，對應於該N個圖樣中的同一圖樣之該等原始影像的該等目標部分所產生。

本發明的另一目的，在於提供一種能實施該結構光影像產生方法的結構光影像產生系統。

本發明結構光影像產生系統適用於一靜止的目標物件，該結構光影像產生系統包含一投影單元、一用於驅動該投影單元活動的驅動單元、一拍攝單元，以及一電連接該投影單元、該驅動單元及該拍攝單元的處理單元。該處理單元控制該驅動單元驅動該投影單元活動至分別對應多個投影區域的多個預定位置，其中，該目標物件位於該等投影區域的其中至少兩者內，該處理單元並控制該投影單元於每一預定位置將一結構光投影至對應的該投影區 域，且於該投影單元將該結構光投影至每一投影區域時，控制該拍攝單元對一涵蓋該等投影區域的預定拍攝範圍進行拍攝，以產生一對應受該投影單元投影之該投影區域的原始影像，每一原始影像具有一呈現出該結構光的目標部分，該處理單元並根據該等原始影像的該等目標部分產生一結構光影像，該結構光影像呈現出受到該結構光投影的該目標物件。

在本發明結構光影像產生系統的一些實施態樣中，該等投影區域彼此呈矩陣排列，且每兩個彼此相鄰的該投影區域之間部分重疊，以使得對應於該兩投影區域的該兩原始影像的該兩目標部分分別具有兩個彼此相符的共同區域，且該處理單元是根據該等目標部分的該等共同區域而將該等目標部分以拼接的方式合併而產生該結構光影像。

在本發明結構光影像產生系統的一些實施態樣中，該處理單元是先擷取每一原始影像的該目標部分並作為一子結構光影像，再將該等子結構光影像以拼接的方式合併而產生該結構光影像。

在本發明結構光影像產生系統的一些實施態樣中，該結構光影像產生系統還包含一儲存N個圖樣的儲存單元，且N為大於1的整數，其中，根據該N個圖樣控制該投影單元於每一預定位置將分別呈現出該N個圖樣的N種結構光依序投影至對應該預定位 置的該投影區域，且於該投影單元將該N種結構光中的每一種結構光投影至該投影區域時，控制該拍攝單元對該預定拍攝範圍進行拍攝，以產生對應受該投影單元投影之該投影區域且分別對應該N個圖樣的N個原始影像，且該處理單元是產生分別對應該N個圖樣的N個該結構光影像，且每一結構光影像是該處理單元根據該等原始影像中，對應於該N個圖樣中的同一圖樣之該等原始影像的該等目標部分所產生。

本發明的再一目的，在於提供一種令該結構光影像產生系統能實施該結構光影像產生方法的一種數位程式產品。

本發明數位程式產品包含一特定演算法，當該特定演算法被一數位計算設備載入並執行時，能令該數位計算設備完成如前述任一態樣中所述的結構光影像產生方法。

本發明的再一目的，在於提供該結構光影像產生系統中的一種數位計算設備。

本發明數位計算設備包含一處理單元，該處理單元適用於電連接一投影單元、一用於驅動該投影單元活動的驅動單元，以及一拍攝單元，且該處理單元能完成如前述任一態樣中所述的結構光影像產生方法。

本發明之功效在於：該處理單元能控制該投影單元將結構光分別投影至該等投影區域，再控制該拍攝單元拍攝分別對應 該等投影區域的該等原始影像，並根據該等原始影像的該等目標部分產生該結構光影像。如此一來，即使該投影單元本身的投影解析度較低，但在該結構光影像中，該目標物件所受到的結構光投影的解析度是近似於該投影單元原本之解析度的數倍，藉此能使該結構光影像的影像品質相較於現有技術大幅地提升，以致利用該結構光影像所建立之三維點雲模型的精細度也能有明顯的改善，而使得三維點雲模型的精細度不再受限於該投影單元的性能。

1‧‧‧結構光影像產生系統

11‧‧‧數位計算設備

111‧‧‧儲存單元

112‧‧‧處理單元

12‧‧‧投影單元

121‧‧‧投影鏡頭

13‧‧‧驅動單元

14‧‧‧拍攝單元

141‧‧‧拍攝鏡頭

5‧‧‧目標物件

51‧‧‧第一物件部分

52‧‧‧第二物件部分

53‧‧‧第三物件部分

54‧‧‧第四物件部分

P‧‧‧預定拍攝範圍

A1‧‧‧第一投影區域

A2‧‧‧第二投影區域

A3‧‧‧第三投影區域

A4‧‧‧第四投影區域

R12‧‧‧重疊部分

R13‧‧‧重疊部分

R14‧‧‧重疊部分

S1~S10‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明結構光影像產生系統之一實施例與一目標物件配合的一方塊圖；圖2是將該實施例用於該目標物件的一使用狀態示意圖；及圖3是一流程圖，示例性地說明該實施例如何對該目標物件實施一結構光影像產生方法。

在本發明被詳細描述之前應當注意，在本專利說明書中所指的「電連接」，是包含電子裝置或電子元件之間以導電材料 相連接而彼此傳輸電壓或電流信號的有線連接，以及透過無線通訊協定彼此進行無線通訊的無線連接。

參閱圖1，本發明結構光影像產生系統1的一實施例適於與一立體的目標物件5配合，且該結構光影像產生系統1包含一數位計算設備11、一投影單元12、一用於驅動該投影單元12活動的驅動單元13、以及一拍攝單元14。

該數位計算設備11例如被實施為一台筆記型電腦，且包含一儲存單元111，以及一電連接該儲存單元111、該投影單元12、該驅動單元13及該拍攝單元14的處理單元112。在其他實施例中，該數位計算設備11也可被實施為一桌上型電腦、一平板電腦或者一特製的工業電腦，而不以本實施例為限。

該投影單元12例如被實施為一單槍投影機，該驅動單元13例如被實施為一遙控三軸雲台，而該拍攝單元14則例如被實施為一數位相機。在本實施例中，該驅動單元13例如是以承載的方式連接該投影單元12，且能受該處理單元112控制地驅動該投影單元12以X軸、Y軸或Z軸為軸心地活動旋轉。補充說明的是，在其他的實施例中，該驅動單元13也可被實施為一滑軌雲台，並能受該處理單元112控制地驅動該投影單元12以平移的方式活動，或者，該驅動單元13也可被實施為一固持該投影單元12的機械手臂，並能受該處理單元112控制地驅動該投影單元12以旋轉混合平移的 方式活動，而不以本實施例為限。

該數位計算設備11的該儲存單元111儲存多個圖樣以及一筆驅動資料。更詳細地說，在本實施例中，該等圖樣是用於供該處理單元112控制該投影單元12投影出分別呈現該等圖樣的多種結構光。舉例來說，該等圖樣可例如是包含了點結構光圖樣、單線結構光圖樣、多線結構光圖樣、圓結構光圖樣、網格結構光圖樣、灰度編碼結構光及彩色結構光圖樣等態樣的組合，但不以此為限。此外，由於該等圖樣的數量愈多，針對該目標物件5所建立之三維點雲模型的精細度愈高，因此在本實施例中，該等圖樣的數量可例如為42個，但在其他實施例中，該等圖樣的數量也可為N個，且N只要為大於或等於1的整數即可實施，而不以本實施例為限。

該筆驅動資料例如是由一使用者所設定，且例如包含了四個以一預定順序排列的預定位置，而該處理單元112能根據該筆驅動資料控制該驅動單元13，以使該驅動單元13驅動該投影單元12以旋轉的方式依序活動至該四個預定位置，並使該投影單元12所具有的一投影鏡頭121依序對準彼此呈矩陣排列且分別對應該四個預定位置的四個投影區域。如此一來，藉由該驅動單元13的帶動，該投影單元12能對該四個投影區域進行投影。同時參閱圖1與圖2，為了便於說明，在此定義該四個預定位置分別為以該預定順序排列的一第一預定位置、一第二預定位置、一第三預定位置及 一第四預定位置，且如圖2所示地，該四個投影區域則分別為一對應該第一預定位置的第一投影區域A1、一對應該第二預定位置的第二投影區域A2、一對應該第三預定位置的第三投影區域A3，以及一對應該第四預定位置的第四投影區域A4，並且，該第一投影區域A1、該第二投影區域A2、該第三投影區域A3及該第四投影區域A4例如是呈現二乘二的矩陣排列，但不以此為限。附帶說明的是，圖2是示例性地繪示出該投影單元12對該第四投影區域A4投影(以假想線表示)的情形。

值得注意的是，在本實施例中，每兩個彼此相鄰的該投影區域之間部分重疊，特別說明的是，此處所述的「相鄰」包含左右關係的相鄰、上下關係的相鄰以及對角關係的相鄰。更具體地說，如圖2所示且以該第一投影區域A1為例，該第一投影區域A1與該第二投影區域A2之間形成因左右相鄰而產生的一重疊部分R12，該第一投影區域A1與該第三投影區域A3之間形成因對角相鄰而產生的一重疊部分R13，而該第一投影區域A1與該第四投影區域A4之間形成因上下相鄰而產生的一重疊部分R14。

在本實施例中，該拍攝單元14適於被靜止地設置，且該拍攝單元14所具有的一拍攝鏡頭141是朝向該第一投影區域A1至該第四投影區域A4的方向，以使得該拍攝單元14的一預定拍攝範圍P是如圖2所示地涵蓋該第一投影區域A1、該第二投影區域 A2、該第三投影區域A3及該第四投影區域A4。特別說明的是，該目標物件5適於如圖2所示的被靜止地設置在該拍攝單元14的該預定拍攝範圍P內，而且，較佳地，該目標物件5所具有的一第一物件部分51、一第二物件部分52、一第三物件部分53及一第四物件部分54是分別位於該第一投影區域A1、該第二投影區域A2、該第三投影區域A3及該第四投影區域A4內。然而，在其他實施例中，根據該目標物件5的形狀不同，該目標物件5也可被擺置在該第一投影區域A1至該第四投影區域A4的其中兩者或三者中，而並不一定要被所有的該等投影區域所涵蓋，因此並不以本實施例為限。補充說明的是，該目標物件5可例如是一立體物件的整體或者部分，舉例來說，該目標物件5可例如是一人形雕像，或者也可以是該人形雕像所具有的一頭部，但不以此為限。

在本實施例中，當該數位計算設備11的該處理單元112載入並執行一數位程式產品所包含的一特定演算法時，該處理單元112能控制該投影單元12、該驅動單元13及該拍攝單元14共同對該目標物件5實施一結構光影像產生方法。該數位程式產品可例如是儲存有該特定演算法的光碟片、隨身碟，或也可以是儲存於網路空間而可供下載安裝的一套程式軟體，但不以此為限。

同時參閱圖1至圖3，以下示例性地說明該結構光影像產生系統1如何對該目標物件5實施該結構光影像產生方法。

首先，在步驟S1中，該處理單元112根據該筆驅動資料控制該驅動單元13，以令該驅動單元13驅動該投影單元12活動至該第一預定位置，並使該投影單元12的該投影鏡頭121對準該第一投影區域A1。接著，進行步驟S2。

在步驟S2中，該處理單元112控制該投影單元12進行一第一投影程序，並控制該拍攝單元14進行一第一拍攝程序。具體而言，在該第一投影程序中，該處理單元112根據該儲存單元111所儲存的該42個圖樣，控制該投影單元12將分別呈現出該42個圖樣的42種結構光依序投影至該第一投影區域A1。而在該第一拍攝程序中，每當該投影單元12將該42個圖樣的其中一者投影至該第一投影區域A1時，該處理單元112即控制該拍攝單元14對該預定拍攝範圍P進行拍攝，以產生一對應該第一投影區域A1且對應該42個圖樣的其中該者的原始影像，且該處理單元112將每一原始影像儲存至該儲存單元111。

換句話說，該投影單元12每將一種結構光投影至該第一投影區域A1時，該拍攝單元14就會拍攝一張對應的原始影像，也就是說，該第一投影程序與該第一拍攝程序是交錯進行的，如此一來，在步驟S2進行完畢時，該儲存單元111會儲存有對應於該第一投影區域A1且分別對應該42圖樣的42張原始影像。為了便於說明，在此將對應於該第一投影區域A1的該42張原始影像分別作為 42張第一原始影像。每一張第一原始影像具有一呈現出對應之該圖像的結構光的目標部分，且以本實施例而言，每一張第一原始影像的該目標部分例如是位於該第一原始影像偏向左上角的區域(亦即對應該投影區域A1)，且該目標部分呈現出該第一原始影像所對應之該圖像的結構光，以及呈現出該目標物件5受到結構光投影的該第一物件部分51。

接著，進行步驟S3。

在步驟S3中，該處理單元112根據該筆驅動資料控制該驅動單元13，以令該驅動單元13驅動該投影單元12活動至該第二預定位置，並使該投影單元12的該投影鏡頭121對準該第二投影區域A2。接著，進行步驟S4。

在步驟S4中，該處理單元112控制該投影單元12進行一第二投影程序，並控制該拍攝單元14進行一與該第二投影程序交錯的第二拍攝程序。類似於步驟S2地，在該第二投影程序中，該處理單元112根據該儲存單元111所儲存的該42個圖樣控制該投影單元12將該42種結構光依序投影至該第二投影區域A2，而在該第二拍攝程序中，每當該投影單元12將該42個圖樣的其中一者投影至該第二投影區域A2時，該處理單元112控制該拍攝單元14對該預定拍攝範圍P進行拍攝，以產生一對應該第二投影區域A2且對應該42個圖樣之其中該者的原始影像。也就是說，在步驟S4中，該拍攝單 元14會產生另外42張應該第二投影區域A2且分別對應該42個圖樣的原始影像。為了便於說明，在此將對應於該第二投影區域A2的該42張原始影像分別作為42張第二原始影像。該處理單元112並將該42張第二原始影像儲存至該儲存單元111。

每一張第二原始影像亦具有一呈現出對應之該圖像的結構光的目標部分，而該等第二原始影像與該等第一原始影像的不同之處在於，每一張第二原始影像的該目標部分例如是位於該第二原始影像右上角的區域(亦即對應該投影區域A2)，且該目標部分呈現出該第二原始影像所對應之該圖像的結構光，以及呈現出該目標物件5受到結構光投影的該第二物件部分52。

接著，進行步驟S5。

在步驟S5中，該處理單元112根據該筆驅動資料控制該驅動單元13，以令該驅動單元13驅動該投影單元12活動至該第三預定位置，並使該投影單元12的該投影鏡頭121對準該第三投影區域A3。接著，進行步驟S6。

在步驟S6中，該處理單元112控制該投影單元12進行一第三投影程序，並控制該拍攝單元14進行一與該第三投影程序交錯的第三拍攝程序。在該第三投影程序中，該處理單元112根據該儲存單元111所儲存的該42個圖樣控制該投影單元12將該42種結構光依序投影至該第三投影區域A3，而在該第三拍攝程序中，每 當該投影單元12將該42個圖樣的其中一者投影至該第三投影區域A3時，該處理單元112控制該拍攝單元14對該預定拍攝範圍P進行拍攝，以產生一對應該第三投影區域A3且對應該42個圖樣之其中該者的原始影像。也就是說，在步驟S6中，該拍攝單元14會產生另外42張應該第三投影區域A3且分別對應該42個圖樣的原始影像。為了便於說明，在此將對應於該第三投影區域A3的該42張原始影像分別作為42張第三原始影像。該處理單元112並將該42張第三原始影像儲存至該儲存單元111。

每一張第三原始影像亦具有一呈現出對應之該圖像的結構光的目標部分，且每一張第三原始影像的該目標部分例如是位於該第三原始影像右下角的區域(亦即對應該投影區域A3)，且該目標部分呈現出該第三原始影像所對應之該圖像的結構光，以及呈現出該目標物件5受到結構光投影的該第三物件部分53。

接著，進行步驟S7。

在步驟S7中，該處理單元112根據該筆驅動資料控制該驅動單元13，以令該驅動單元13驅動該投影單元12活動至該第四預定位置，並使該投影單元12的該投影鏡頭121對準該第四投影區域A4。接著，進行步驟S8。

在步驟S8中，該處理單元112控制該投影單元12進行一第四投影程序，並控制該拍攝單元14進行一與該第四投影程序交 錯的第四拍攝程序。在該第四投影程序中，該處理單元112根據該儲存單元111所儲存的該42個圖樣控制該投影單元12將該42種結構光依序投影至該第四投影區域A4，而在該第四拍攝程序中，每當該投影單元12將該42個圖樣的其中一者投影至該第四投影區域A4時，該處理單元112控制該拍攝單元14對該預定拍攝範圍P進行拍攝，以產生一對應該第四投影區域A4且對應該42個圖樣之其中該者的原始影像。為了便於說明，在此將步驟S8中所產生的該42張原始影像分別作為42張第四原始影像。該處理單元112並將該42張第四原始影像儲存至該儲存單元111。

每一張第四原始影像亦具有一呈現出對應之該圖像的結構光的目標部分，且每一張第四原始影像的該目標部分例如是位於該第四原始影像左下角的區域(亦即對應該投影區域A4)，且該目標部分呈現出該第四原始影像所對應之該圖像的結構光，以及該目標物件5受到結構光投影的該第四物件部分54。

在步驟S8進行完畢後，該儲存單元111已儲存了對應該第一投影區域A1的該42張第一原始影像、對應該第二投影區域A2的該42張第二原始影像、對應該第三投影區域A3的該42張第三原始影像，以及對應該第四投影區域A4的該42張第四原始影像。

接著，進行步驟S9。

在步驟S9中，該處理單元112擷取該42張第一原始影 像、該42張第二原始影像、該42張第三原始影像及該42張第四原始影像的該等目標部分，並將總共168個該等目標部分分別作為168張子結構光影像。更具體地說，該處理單元112是將該42張第一原始影像的該42個目標部分分別做為對應該第一投影區域A1且分別對應該42個圖樣的42張第一子結構光影像、將該42張第二原始影像的該42個目標部分分別做為對應該第二投影區域A2且分別對應該42個圖樣的42張第二子結構光影像、將該42張第三原始影像的該42個目標部分分別做為對應該第三投影區域A3且分別對應該42個圖樣的42張第三子結構光影像，以及將該42張第四原始影像的該42個目標部分分別做為對應該第四投影區域A4且分別對應該42個圖樣的42張第四子結構光影像。接著，進行步驟S10。

在步驟S10中，該處理單元112將該等第一子結構光影像、該等第二子結構光影像、該等第三子結構光影像及該等第四子結構光影像中，對應於該等圖案其中同一者的該第一子結構光影像至該第四子結構光影像以拼接(Image Stitching)的方式合併，而產生一對應該等圖案之其中該者的結構光影像，換句話說，該處理單元112會根據該等第一子結構光影像至該等第四子結構光影像而產生42張分別對應該42個圖樣的結構光影像，且該42張結構光影像分別呈現出受到該42種圖案之結構光投影的該目標物件5，而能用於建立該目標物件5的一個三維點雲模型。

更具體地說，假設該42個圖樣分別為一第一圖樣至一第四十二圖樣，則以該第一圖樣為例，該處理單元112是將同樣對應該第一圖樣的該第一子結構光影像、該第二子結構光影像、該第三子結構光影像及該第四子結構光影像以拼接的方式合併，而產生該42張結構光影像中對應於該第一圖樣的一第一結構光影像，且該第一結構光影像例如是呈現出受到該第一圖樣的該結構光投影的該目標物件5的全部。

值得注意的是，由於該第一投影區域A1與該第二投影區域A2、該第三投影區域A3及該第四投影區域A4之間分別存在該重疊部分R12、該重疊部分R13及該重疊部分R14，因此，以對應於該第一圖樣的該第一子結構光影像至該第四子結構光影像而言，其每兩者會分別具有兩個彼此相符的共同區域。

更具體地舉例來說，以對應該第一圖樣的該第一子結構光影像而言，其最右側的區域會與對應該第一圖樣的該第二子結構光影像最左側的區域相符，其最右下角的區域會與對應該第一圖樣的該第三子結構光影像最左上角的區域相符，而其最下方的區域則會與對應該第一圖樣的該第四子結構光影像最上方的區域相符。也就是說，對應於該第一圖樣的該第一子結構光影像至該第四子結構光影像的每一者，皆會具有分別對應其他三者的三個共同區域，藉此，該處理單元112能根據該目標物件5在該等共同區域中 的輪廓，並藉由執行現有的一影像對準(image alignment)程序及一影像混合(image blending)程序，而將對應該第一圖樣的該第一子結構光影像至該第四子結構光影像拼接合併為對應該第一圖樣的該第一結構光影像。

該處理單元112產生其餘該等41張結構光影像的方式與產生該第一結構光影像的方式相同，故在此不再贅述。

補充說明的是，在另一實施例中，若該目標物件5的體積較為龐大，則該筆驅動資料也可例如是包含九個預定位置，且對應於該九個預定位置的九個投影區域例如是以九宮格的方式排列且共同涵蓋該目標物件5，且位於中央的該投影區域例如是與其他八個投影區域各存在一重疊部分，而不以本實施例為限。或者，在再一實施例中，若該目標物件5的體積較為狹長，則該投影區域的數量也可為三個，且該三投影區域例如可以是以由左至右或者由上至下的方式排列，並且每兩個彼此相鄰的該投影區域部分重疊。或者，在又一實施例中，該投影區域的數量例如為M個(M為大於1的整數)，且該M個投影區域彼此之間並不限於是彼此對齊的矩陣狀排列，而可以是例如呈現斜向、彎曲或者不規則排列的分布，總而言之，只要該等投影區域的數量為多個，並且彼此之間存在重疊的部分即可實施，而不以本實施例為限。

綜上所述，本實施例的該結構光影像產生系統1藉由實 施該結構光影像產生方法，該處理單元112能控制該投影單元12將對應不同圖樣的結構光分別投影到該第一投影區域A1至該第四投影區域A4，接著，該處理單元112再控制該拍攝單元14拍攝對應各該投影區域及各該圖樣的原始影像，然後，該處理單元112能進一步擷取各該原始影像的該目標部分並將其作為子結構光影像，最後再將對應於相同圖樣的該等子結構光影像以拼接的方式合併，以產生對應各該圖樣的該等結構光影像。如此一來，以本實施例而言，即使該投影單元12本身的投影解析度較低，例如僅有800乘600，但在該等結構光影像中，該目標物件5所受到的結構光投影的解析度是近似於該投影單元12原本之解析度的四倍，例如近似於3200乘2400，藉此，即使利用低解析度的單槍投影機作為該投影單元12，仍能使該等結構光影像的影像品質相較於現有技術大幅地提升，以致利用該等結構光影像所建立之三維點雲模型的精細度也能有明顯的改善。除此之外，即使該目標物件5的體積龐大或者形狀較為狹長，使用者仍能藉由該筆驅動資料的設定，以不同數量及/或不同排列方式的該等投影區域涵蓋該目標物件5，以確保該等結構光影像的影像品質，而使得三維點雲模型的精細度不再受限於該投影單元12的性能，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明 書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種結構光影像產生方法，由一結構光影像產生系統對一靜止的目標物件實施，該結構光影像產生系統包含一投影單元、一用於驅動該投影單元活動的驅動單元、一拍攝單元，以及一處理單元，該結構光影像產生方法包含下列步驟：(A)該處理單元控制該驅動單元驅動該投影單元活動至分別對應多個投影區域的多個預定位置，其中，該目標物件位於該等投影區域的其中至少兩者內；(B)該處理單元控制該投影單元於每一預定位置將一結構光投影至對應的該投影區域；(C)該處理單元於該投影單元將該結構光投影至每一投影區域時，控制該拍攝單元對一涵蓋該等投影區域的預定拍攝範圍進行拍攝，以產生一對應受該投影單元投影之該投影區域的原始影像，每一原始影像具有一呈現出該結構光的目標部分；及(D)該處理單元根據該等原始影像的該等目標部分以拼接的方式產生一結構光影像，該結構光影像呈現出受到該結構光投影的該目標物件。
2. 如請求項1所述的結構光影像產生方法，其中，在步驟(A)中，該等投影區域彼此呈矩陣排列，且每兩個彼此相鄰的該投影區域之間部分重疊，以使得在步驟(C)中，對應於該兩投影區域的該兩原始影像的該兩目標部分分別具有兩個彼此相符的共同區域，且在步驟(D)中，該處理單元是根據該等目標部分的該等共同區域而將該等目標部分以拼接的方式合併而產生該結構光影像。
3. 如請求項1所述的結構光影像產生方法，其中，在步驟(D)中，該處理單元是先擷取每一原始影像的該目標部分並作為一子結構光影像，再將該等子結構光影像以拼接的方式合併而產生該結構光影像。
4. 如請求項1所述的結構光影像產生方法，其中：該結構光影像產生系統還包含一儲存N個圖樣的儲存單元，其中，N為大於1的整數；在步驟(B)中，該處理單元根據該N個圖樣控制該投影單元於每一預定位置將分別呈現出該N個圖樣的N種結構光依序投影至對應該預定位置的該投影區域；在步驟(C)中，該處理單元於該投影單元將該N種結構光中的每一種結構光投影至該投影區域時，控制該拍攝單元對該預定拍攝範圍進行拍攝，以產生對應受該投影單元投影之該投影區域且分別對應該N個圖樣的N個原始影像；及在步驟(D)中，該處理單元產生分別對應該N個圖樣的N個該結構光影像，且每一結構光影像是該處理單元根據該等原始影像中，對應於該N個圖樣中的同一圖樣之該等原始影像的該等目標部分所產生。
5. 一種結構光影像產生系統，適用於一靜止的目標物件，該結構光影像產生系統包含：一投影單元；一驅動單元，用於驅動該投影單元活動；一拍攝單元；及一處理單元，電連接該投影單元、該驅動單元及該拍攝單元，該處理單元控制該驅動單元驅動該投影單元活動至分別對應多個投影區域的多個預定位置，其中，該目標物件位於該等投影區域的其中至少兩者內，該處理單元並控制該投影單元於每一預定位置將一結構光投影至對應的該投影區域，且於該投影單元將該結構光投影至每一投影區域時，控制該拍攝單元對一涵蓋該等投影區域的預定拍攝範圍進行拍攝，以產生一對應受該投影單元投影之該投影區域的原始影像，每一原始影像具有一呈現出該結構光的目標部分，該處理單元並根據該等原始影像的該等目標部分以拼接的方式產生一結構光影像，該結構光影像呈現出受到該結構光投影的該目標物件。
6. 如請求項5所述的結構光影像產生系統，其中，該等投影區域彼此呈矩陣排列，且每兩個彼此相鄰的該投影區域之間部分重疊，以使得對應於該兩投影區域的該兩原始影像的該兩目標部分分別具有兩個彼此相符的共同區域，且該處理單元是根據該等目標部分的該等共同區域而將該等目標部分以拼接的方式合併而產生該結構光影像。
7. 如請求項5所述的結構光影像產生系統，其中，該處理單元是先擷取每一原始影像的該目標部分並作為一子結構光影像，再將該等子結構光影像以拼接的方式合併而產生該結構光影像。
8. 如請求項5所述的結構光影像產生系統，還包含一儲存N個圖樣的儲存單元，且N為大於1的整數，其中，根據該N個圖樣控制該投影單元於每一預定位置將分別呈現出該N個圖樣的N種結構光依序投影至對應該預定位置的該投影區域，且於該投影單元將該N種結構光中的每一種結構光投影至該投影區域時，控制該拍攝單元對該預定拍攝範圍進行拍攝，以產生對應受該投影單元投影之該投影區域且分別對應該N個圖樣的N個原始影像，且該處理單元是產生分別對應該N個圖樣的N個該結構光影像，且每一結構光影像是該處理單元根據該等原始影像中，對應於該N個圖樣中的同一圖樣之該等原始影像的該等目標部分所產生。
9. 一種數位程式產品，包含一特定演算法，當該特定演算法被一數位計算設備載入並執行時，能令該數位計算設備完成如請求項1至4其中任一項所述的結構光影像產生方法。
10. 一種數位計算設備，包含一處理單元，該處理單元適用於電連接一投影單元、一用於驅動該投影單元活動的驅動單元，以及一拍攝單元，且該處理單元能完成如請求項1至4其中任一項所述的結構光影像產生方法。