[发明专利]一种高精度结构光三维测量系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种高精度结构光三维测量系统及方法，将两路波长分别为λ₁和λ₂的结构光合成为一束后投射至被测场景中，获取经被测场景调制的结构光图像，其并经分光分成两路光路后分别采集经被测场景调制的波长λ₁和波长λ₂的结构光图像，根据采集得到的经被测场景调制的波长λ₁和波长λ₂的结构光图像计算获得被测场景的三维信息。利用双波长结构光投射及采集，可实现单帧时间内的双帧投射，利用正弦结构光与随机编码结构光，实现具有更精准快速的相位解算，重建速度快、精度高，可用于动态场景的高精度三维测量。

技术领域

本发明实施例涉及结构光三维测量技术领域，具体涉及一种高精度结构光三维测量系统及方法。

背景技术

结构光三维测量技术利用投影装置向场景中主动投射特定模式的结构光图案，结构光会被场景中的三维形态调制从而产生变形或相移，通过相机采集场景中的结构光并分析结构光的变形或相移从而获得场景中的三维信息。由于结构光三维测量技术的灵活性，结构光三维测量技术广泛应用到多种领域。

常用的结构光三维测量技术根据所用结构光数量可以分为两类，一类单帧结构光投射，另一类是多帧结构光投射。单帧结构光投射的测量技术可以测量动态场景的三维数据但是测量精度较低；多帧结构光投射的测量技术测量精度较高但是无法测量动态场景。以上两种方式均无法同时满足对动态场景的高精度测量。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种高精度结构光三维测量系统及方法，以解决现有的结构光三维测量技术无法实现对动态场景的高精度测量的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种高精度结构光三维测量系统，所述系统包括：

双波长结构光投射单元，用于将两路波长分别为λ₁和λ₂的结构光合成为一束后投射至被测场景中；

双波长采集单元，用于获取经被测场景调制的结构光图像，经分光分成两路光路后分别采集经被测场景调制的波长λ₁和波长λ₂的结构光图像；

计算单元，用于根据采集得到的经被测场景调制的波长λ₁和波长λ₂的结构光图像计算获得被测场景的三维信息。

进一步地，所述双波长结构光投射单元包括第一结构光投射器、第二结构光投射器和第一半反半透棱镜；

所述第一结构光投射器用于投射波长为λ₁的结构光，所述第二结构光投射器用于投射波长为λ₂的结构光，所述第一半反半透棱镜用于将两路波长分别为λ₁和λ₂的结构光合成为一束后投射至被测场景中。

进一步地，所述双波长采集单元包括成像镜头、第二半反半透棱镜、第一带通滤光片、第二带通滤光片、第一感光元件和第二感光元件；

所述成像镜头用于获取经结构光投射的所述被测场景的结构光图像信息，所述第二半反半透棱镜用于将获取的所述被测场景的结构光图像信息分成两路光路，所述第一带通滤光片用于获取其中一路光路中的波长λ₁的被测场景的结构光图像信息并成像至第一感光元件，所述第二带通滤光片用于获取另一路光路中的波长λ₂的被测场景的结构光图像信息成像至第二感光元件。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种高精度结构光三维测量方法，所述方法包括：

将两路波长分别为λ₁和λ₂的结构光合成为一束后投射至被测场景中；