[发明专利]能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器

权利要求书

1.能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述光学三维传感器包括：

一台投影仪，其光轴指向被测物体，而这台投影仪能够将含有大量光线的光线图案投影到被测物体表面；和至少两台相机，相机的光轴均指向被测物体，所述相机能够在同一时刻采集一张被投影仪投影的光线所照亮的物体的图像，所述图像能够被控制处理单元进行进一步的处理，投影仪的光轴与相机的光轴在不同方向上构成了三角测量的角度，其中投影仪投影的光线可以含有多个方向，多个相机和投影仪按照投影仪投影的光线的方向，构成多组三角测量传感器，所述多组三角测量传感器通过控制处理单元和投影的光线图案耦合起来；

其中至少两个三角测量角度具有足够大的角度使得对应的两个三角测量传感器在X和Y方向具有设定的测量精度，另外至少两个三角测量角度具有足够小的角度使得对应的两个三角测量传感器在测量范围内获得具有唯一性数据；

根据以下公式来固定光线的数目，并在具有唯一性的测量深度的条件下，选择合适的具有足够小的角度的两个三角测量角度，以实现其对应的两个三角测量传感器在测量范围内获得具有唯一性数据；

其中L是光线的数目，Δx表示测量场的横向范围，Δz是唯一的测量深度，θ表示三角测量法的测量角度。

2.根据权利要求1所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述相机为两台，投影仪投影的光线图案中线条的两个方向正好和坐标系的X轴和Y轴方向重合；而两个相机的光轴分别与与投影仪的光轴在坐标系中的X-Z平面及Y-Z平面上构成了4个三角测量的角度，由此两个相机与投影仪分别组成了四个独立的三角测量传感器；

三角测量传感器在每个光线的方向上，能够采集独立的物体表面的三维数据，控制处理单元能够将所述独立的物体表面的三维数据耦合起来。

3.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，光线图案只含有一个方向的光线线条，并光线线条沿着Y方向，从而使得具有设定的测量精度的两个三维光学传感器，对应的两个三角测量角度在X方向上。

4.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述相机有至少一台是彩色相机，或者额外增加一台彩色相机，以便在采集物体表面的三维数据之外，也能够到物体表面的颜色纹理信息。

5.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述投影仪投影的光线图案的周期可以随空间变化，也可以在不同的方向上有变化。

6.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，光学三维传感器能够以相机帧频率的速度来采集三维数据，并产生被测物体的三维模型，然后可以将按时间顺序分别采集到的三维模型合并成三维电影并显示在显示器上。

7.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述光学三维传感器可通过一个对观察者的位置定位的传感器，来实时地控制该三维光学传感器所获得的三维数据模型的显示角度。

8.根据权利要求2所述的能实现快速和致密形状检测的光学三维传感器，其特征在于，所述光学三维传感器可将三维模型在多个视角上做同时的显示。