[发明专利]一种自由结构光点阵产生装置、方法及系统

权利要求书

1.一种自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述自由结构光点阵产生装置包括光源、阵列单元以及目标图案成像单元；所述阵列单元包括透射式元件单元和反射式元件单元；

当所述阵列单元为所述透射式元件单元时，所述光源发出的光透过所述透射式元件单元后在所述目标图案成像单元上成像；

当所述阵列单元为所述反射式元件单元时，所述光源发出的光经过所述反射式元件单元反射后在所述目标图案成像单元上成像。

2.根据权利要求1所述的自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述光源为VCSEL、LD或者LED。

3.根据权利要求1所述的自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述光源的波段为紫外光波段、可见光波段或者红外光波段。

4.根据权利要求1所述的自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述阵列单元的厚度为0.5-2mm。

5.根据权利要求1所述的自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述光源到所述阵列单元的距离为1-5mm。

6.根据权利要求1所述的自由结构光点阵产生装置，其特征在于，所述透射式元件单元由棱镜或者透射光栅组成；所述反射式元件单元由微反射镜或者反射式光栅组成。

7.一种自由结构光点阵产生方法，其特征在于，所述自由结构光点阵产生方法包括：

建立虚拟的自由结构光点阵产生装置；所述虚拟的自由结构光点阵产生装置包括光源、阵列单元以及目标图案成像单元；

导入需要的目标面光场图案，并设置光源参数；所述光源参数包括波段、发散角、以及光源到阵列单元的距离；

初始化所述阵列单元；

运行初始化后的所述虚拟的自由结构光点阵产生装置，得到目标面光场分布，并且计算所述目标面光场分布与所述目标面光场图案的误差；

判断所述误差是否小于预设的期望误差，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示所述误差小于所述期望误差，则根据获取所述目标面光场分布时对应的阵列单元参数和光源参数，构造自由结构光点阵产生装置，获取所需要的所述目标面光场图案；

若所述第一判断结果表示所述误差大于或者等于所述期望误差，则调整所述阵列单元的周期和倾斜角，并返回运行初始化后的所述虚拟的自由结构光点阵产生装置步骤。

8.根据权利要求7所述的自由结构光点阵产生方法，其特征在于，所述初始化所述阵列单元，具体包括：

若所述阵列单元为透射式元件单元且所述透射式元件单元为光栅阵列时，将每个所述光栅阵列的光栅周期、光栅方向作随机初始化处理；

若所述阵列单元为反射式元件单元时，将每个所述反射式元件单元中的反射镜的法线方向作随机初始化处理。

9.根据权利要求7所述的自由结构光点阵产生方法，其特征在于，调整所述阵列单元的周期和倾斜角的算法为模拟退火算法、遗传算法、神经网络算法或者深度学习优化算法。

10.一种自由结构光点阵产生系统，其特征在于，所述自由结构光点阵产生系统包括：

虚拟装置建立模块，用于建立虚拟的自由结构光点阵产生装置；所述虚拟的自由结构光点阵产生装置包括光源、阵列单元以及目标图案成像单元；

参数导入模块，用于导入需要的目标面光场图案，并设置光源参数；所述光源参数包括波段、发散角、以及光源到阵列单元的距离；

阵列单元初始化模块，用于初始化所述阵列单元；

误差计算模块，用于运行初始化后的所述虚拟的自由结构光点阵产生装置，得到目标面光场分布，并且计算所述目标面光场分布与所述目标面光场图案的误差；

判断模块，用于判断所述误差是否小于预设的期望误差，得到第一判断结果；

自由结构光点阵产生装置参数确定模块，用于当所述第一判断结果表示所述误差小于所述期望误差时，获取所述目标面光场分布时对应的阵列单元参数和光源参数，构造自由结构光点阵产生装置，获取所需要的所述目标面光场图案；

阵列单元参数调整模块，用于当所述第一判断结果表示所述误差大于或者等于所述期望误差时，调整所述阵列单元的周期和倾斜角，并返回误差计算模块。