[发明专利]一种基于智能移动平台的高速结构光产生与处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及结构光应用、局域网无线通信技术，特别是利用结构光实现智能照明以及获取物体的三维信息的一种装置，属于光学和电学通信结合的领域。

背景技术

近年来，智能移动设备的普及率呈现爆炸式增长，据统计显示，截至2014年，亚洲国家中新加坡和韩国智能手机的普及率分别高达85%和80%，而中国的智能手机的普及率也高达66%。智能移动设备因其廉价便利等特点，成为消费电子领域的绝对主角。而智能移动设备生产厂商之间的竞争加剧，使得智能移动设备的性能不断提升，许多智能移动设备的处理能力例如处理速度和图像处理能力可以媲美甚至超过了普通计算机。智能产品的开发也围绕着以智能移动设备为中心，并逐渐替代了以计算机为中心的方式。

结构光应用是这几年新兴的热点，结构光以其精准灵活的特点可以用作高精度的智能照明，特别是针对物体三维信息的获取，凭借其成像快速，精准度高的优势在工业制造、文物保护等需要逆向工程的场合有着极其广泛的应用。利用结构光获取物体表面三维信息的原理为：首先将特定的结构光图案投射到待测物体表面形成畸变的结构光图案，其次图像获取设备将这畸变的结构光图案捕获形成含有物体表面三维调制信息的二维图像数据，最后通过图像算法将其中的三维信息解调出来。中国专利201110059840.1提出了一种基于线结构光的三维测量方法及装置，利用线激光源扫描待测物体获得三维点云信息。这种测量方法及装置的不足之处就是有复杂而精准控制的扫描结构，对机械控制要求较高。为弥补线结构光扫描方式的不足，面结构光三维信息获取技术因其具有成像快速，结构紧凑，机械控制要求简单等优点成为近年来三维成像研究的重点。中国专利201310111283.2提出了一种单目结构光三维扫描仪，采用时域编码结构光技术，根据获得光栅条纹图案，并根据相位法和三角解析条纹曲率变化获得待测物体的三维点云信息。虽然这种扫描仪不需要复杂的扫描结构，但是仍然需要体积庞大的计算机配合完成结构光图案的生成以及图像数据的获取与处理，在便携性以及灵活性方面还存在不足。

数字微镜器件一直是投影技术的核心器件，单片数字微镜器件集成了数十万乃至百万枚可独立控制开关的数字像素微镜。其中每一枚数字像素微镜的尺寸仅有几微米并且精准可控，配合适当的光源模组，可以生成非常精确的结构光图案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于智能移动平台的高速结构光产生与处理装置，该装置利用智能移动平台通过无线局域网给高速信号处理器发送指令控制产生结构光、触发工业相机获取图像以及控制上传图像数据，再利用智能移动平台强大的功能处理上传的图像数据，实现智能照明、获取待测物体三维信息等功能。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于智能移动平台的高速结构光产生与处理装置，该装置包括：

智能移动平台：是整个装置的处理核心，负责发送控制结构光产生的指令、发送图像获取的指令和接收来自高速数字信号处理器回传的图像数据，并依据回传的图像数据产生待测物体的三维信息；

WiFi电路：与高速数字信号处理器相连，负责智能移动平台与高速数字信号处理器在无线局域网中的通信；

高速数字信号处理器：负责接收来自智能移动平台的指令，依据指令启动高亮LED光源模组、驱动数字微镜器件载入结构光图案数据、触发USB工业相机获取图像和控制内存电路存取图像数据并通过WiFi电路回传图像数据给智能移动平台；

USB工业相机：与高速数字信号处理器通过USB 3.0接口相连，通信峰值速率最高可达5 Gbps，负责获取待测物体表面带有三维调制信息的畸变结构光图像；

内存电路：与高速数字信号处理器相连，负责图像数据的存储与读取；

数字微镜器件：与高速数字信号处理器相连，在高速数字信号处理器的驱动下，通过控制微镜像素的开关产生结构光图案，从而反射来自高亮LED光源模组的面光形成对应的结构光发射出去；

高亮LED光源模组：与高速数字信号处理器相连，通过高速数字信号处理器的驱动，开启或者关闭高亮LED。高亮LED发出的光通过模组内部的匀光棒形成面光；

投影镜头模组：负责接收来自数字微镜器件反射生成的结构光并投射出去。

所述装置中的智能移动平台是指带有WiFi功能、有一定图像处理能力的所有智能移动设备。