[发明专利]基于结构光测量的方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及基于结构光的测量，以及更具体地，涉及用于确定从视频检验装置的探测器到对象的距离(“对象距离”)的、基于结构光的方法。

背景技术

在广泛应用中使用视频检验装置。在诸如使用内窥镜的活体内部器官光学检查或者商业设备中的缺陷检查的一些应用中，有用的是使视频检验装置的用户能够确定探测器与被检查对象的距离，以便在那个对象上执行测量。为了实现这个任务和其它观察任务，当前的探测器采用多种方法。测量方法的一些示例包括立体式方法、阴影方法和投射点网格方法。

立体系统一般使用特定光学系统，从两个有利位置来观察相同场景，依靠图像中的对象的表面细节来匹配两个图像。通过分析图像中的细微差别来确定对象距离。投射的点网格方法使用诸如激光器的光源，以将点投射到对象上。然后确定点之间的间距，或者然后确定图像中的点的位置，以便确定对象距离。阴影方法在光源与对象之间放置诸如线的单个不透明元件。该元件定位在由光源发射的光中，与光和光源的中心线成角度地偏置。如果该对象处于包含由该不透明元件投影的阴影的、光场的部分中，则当对象移动靠近或远离设备时，图像中的阴影的位置移位，并且因而能够用于确定对象距离。

当前的测量方法各具有多种限制。例如，立体系统具有受到设备(包括其双焦点观察光学器件)的物理尺寸限制的基线间距。基线间距确定探测器的分辨率。增加基线间距能够在给定对象距离提供更好的准确性。此外，在立体系统中，必须在两个图像中识别被观察对象上的相同点，以便计算对象距离。许多表面缺乏唯一可识别的特征，这使对象距离的准确确定困难或者不可能。

对于阴影测量方法，如果对象不在包含阴影的视场的部分中，则无法进行测量。此外，仅测量一个特定区域而不是大视场，因此未检测视场上的表面不规则性和视场中的对象的朝向。

在许多立体测量系统和阴影测量系统中，使用两组光学器件。第一组光学器件用于观察对象，而第二组光学器件用于进行测量。往往包含在分离探针中的第二组光学器件在需要测量时必须与第一组相互交换。例如，在一种阴影测量系统中，相同的一般观察光源用于一般观察和用于测量。但是，必须安装分离的阴影测量针(tip)，以便在发现缺陷或其它可测量特征时通过该一般观察光源来执行测量。探针的这种相互交换耗费额外时间，并且有损于探测器的有效使用。此外，阴影测量光学器件显著阻塞光输出，以使得在使用阴影测量光学器件时，不太充分地照亮视场，这限制了观察距离。立体光学器件对于一般观察也是不期望的，因为图像分辨率和观察景深相对那些常规观察光学器件普遍降低。

在其它实例中，涉及人的主观成分(例如，估计阴影或其它图案落在由显示器提供的图像中的哪里，等等)，限制了准确性并且阻止自动测量。另外，经常由于观察光学器件的设计和/或布置的复杂性，许多探测器或者探头组装件大或笨重。更小和/或更简单的观察光学器件使能够有更小的探测器和/或探针，具有在窄小空间中操纵的更大能力或者设计和/或并入附加功能性的更大空间。

将有优势的是在检验期间确定到对象表面的距离，而没有上面系统的缺点。

发明内容

提供一种确定到对象表面的距离的方法，它避免了上面系统的缺点。

在一个实施例中，公开一种用于确定从视频检验装置的探测器到对象的距离的、基于结构光测量的方法。视频检验装置能够包括：第一光发射器和第二光发射器，用于穿过具有至少一个阴影形成元件的开口将光发射到对象上，当光发射器激活时在对象上形成多个阴影。该方法能够包括：在第一光发射器激活而第二光发射器停用时捕获对象的至少一个第一发射器图像，在第二光发射器激活而第一光发射器停用时捕获对象的至少一个第二发射器图像，确定至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值，确定至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值，确定至少一个第一发射器图像中的像素的第一多个亮度值与至少一个第二发射器图像中的像素的第二多个亮度值的明度比(brightness ratio)，以及使用该明度比确定对象距离。