[发明专利]关于利用结构光的探头系统的系统方面

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请是2008年3月5日提出的名称为“Fringe ProjectionSystem and Method for a Probe Suitable for Phase-Shift Analysis”的美国申请12/042821的部分继续(Continuation-in-Part)，并从其要求优先权，该申请通过引用结合于本文中。 

技术领域

本文所述的主题主要涉及管道镜和内窥镜，并且更具体地说，涉及提供3D表面映射和尺寸测量的管道镜/内窥镜。 

背景技术

管道镜和内窥镜一般用于远端腔的检查。在本文中称为探头的大多数管道镜/内窥镜采用耦合到探头中的光纤束的外部光源来提供远端处的表面或远处物体的照明。在物体被照亮时，内部图像由图像传感器上的透镜系统形成，并且图像被传递到诸如显示屏等连接的显示器。图像传感器可和光学刚性管道镜或纤维镜一样位于探头的近端，或者和视频管道镜或内窥镜一样位于远端。此类系统通常用于检查不可触及位置的损坏或磨损，或者验证部件已正确制造或组装。除其它之外，需要获得尺寸测量以验证损坏或磨损未超过操作限制或者制造的部件或装配件符合其规范。可能也需要产生用于与参考比较的3D模型或表面图、3D观察、逆向工程或详细的表面分析。 

相移技术很适合解决这些测量需要，但其在管道镜或内窥镜中的实现提出了许多系统级难题。需要以产生可靠且易于使用的系统的方式来解决这些难题。 

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种探头系统包括成像器和检查光源。探头系统配置成在检查模式和测量模式中操作。在检查模式期间，启用检查光源。在测量模式期间，禁用检查光源，并投射结构光图案(structured-light pattern)。探头系统还配置成捕获至少一个测量模式图像。在所述至少一个测量模式图像中，结构光图案被投射到物体上。探头系统配置成利用来自所述至少一个测量模式图像的像素值以确定所述物体的至少一个几何尺寸。 

在本发明的另一个实施例中，探头系统包括成像器，并且探头系统配置成在检查模式和测量模式中操作。在检查模式期间投射散射照明光，在测量模式期间投射结构光图案。探头系统还配置成捕获至少一个测量模式图像。在所述至少一个测量模式图像中，结构光图案被投射到物体上。探头系统配置成利用来自所述至少一个测量模式图像的像素值以确定所述物体的至少一个几何尺寸。探头系统还配置成检测多个图像的两个或更多图像的捕获之间的探头与所述物体之间的相对移动。 

附图说明

下面的详细描述参照附图进行，其中： 

图1是根据本发明的一个实施例的管道镜/内窥镜系统的示意图。 

图2是示出从FOV的一侧投射的示范投射集的轨线的图。 

图3是示出相对于视野(field of view)的第一和第二示范投射集的每个中一个条纹集(fringe set)的结构线的轨线的图。 

图4是示出在运动检测中涉及的步骤的示范实施例的流程图。 

图5是示出在运动检测中涉及的步骤的示范备选实施例的流程图。 

图6是示出在本发明的图像捕获序列期间涉及的步骤的示范实施例的流程图。 

具体实施方式

图1中所示示出根据本发明的一个实施例的管道镜/内窥镜系统或探头系统10。插入管40包括延长部分46和可分离的末端42。延长部分46包括主要的长柔性部分、弯曲颈部和摄像头。轮廓标线41示出摄像头在延长部分46上何处开始。延长部分46的摄像头一般包括至少成像器12、电子器件13和探头光学器件15。可分离末端42一般附连到上述延长部分46的摄像头。可分离末端42包含观察光学器件44，该光学器件与探头光学器件15组合使用以将从被观察的表面或物体(未示出)接收的光引导和集中到成像器12上。 

末端42中所示的元件能备选位于延长部分46上。这些元件包括观察光学器件44、至少一个发射器模块37、至少一个强度调制元件38及通光元件43。另外，包括多个光发射器的至少一个光发射器模块37能固定附连到插入管40，同时该至少一个强度调制元件放置在可分离末端42上。这种情况下，需要在可分离末端42与延长部分46之间进行精确的和可重复的对齐，但由于允许不同的视野，同时消除了对延长部分46与可分离末端42之间触点的需要，因此，这是有利的。