CN108827597A - 一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法和检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法和检测系统。该检测方法包括：步骤1：采集结构光投影器向平面投射的光斑，以获取光斑图像；步骤2：确定光斑图像中的0级衍射点；步骤3：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；步骤4：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。该光斑均匀度检测方法可以检测出结构光投影器的光斑均匀度是否合格，以筛选出良品和不良品。

Description

一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法和检测系统

技术领域

本发明涉及结构光领域，尤其涉及一种结构光投影器的光斑均匀度检测方和检测系统。

背景技术

随着苹果公司在智能终端上使用Face ID技术，采用结构光模组来做人脸识别、3D感测和VR设备等将会成为未来的主流。结构光模组主要包括结构光投影器和结构光摄像头，结构光投影器负责向被摄物体投射光斑进行扫描，结构光摄像头负责对被投射到被摄物体上的光斑进行拍摄，然后，后端处理器通过处理算法来解析拍摄到的光斑图像，以获取被摄物体的三维数据。其中，结构光投影器所投射出来的光斑是否均匀，直接影响到后端处理器对光斑图像进行解析的精确度。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法和检测系统。该光斑均匀度检测方法可以检测出结构光投影器的光斑均匀度是否合格，以筛选出良品和不良品。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法，包括：

步骤a：结构光投影器向平面投射光斑，光斑采集装置向平面采集光斑并获取光斑图像；

步骤b：确定光斑图像中的0级衍射点；

步骤c：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

步骤s：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

进一步地，在步骤b中还包括：确定光斑图像的四个顶角点；在步骤c中还包括：同一视场角上选取的若干个取值区域的中心点分别位于0级衍射点和四个顶角点之间的连线上。

进一步地，步骤a包括：

步骤a.a：将结构光投影器放置在透光平面前方，将光斑采集装置放置在透光平面后方；

步骤a.b：结构光投影器向透光平面的正面投射光斑，光斑采集装置向透光平面的背面采集光斑以获取光斑图像。

进一步地，步骤d包括：

步骤d.a：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

步骤d.b：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的像素点筛选出来；

步骤d.c：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

步骤d.d：分析各个区域取值的第二平均亮度值，若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

进一步地，步骤d.d包括：

步骤d.d.a：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

步骤d.d.b：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

一种结构光投影器的光斑均匀度检测系统，包括：

光斑采集装置，用于采集结构光投影器向平面投射的光斑并获取光斑图像；

处理装置，用于对获取到的光斑图像进行处理分析，并输出光斑均匀度的判断结果；

所述处理装置包括处理器和与所述处理器电性连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，进行如下步骤：

步骤1：读取所述光斑采集装置获取到的光斑图像；

步骤2：确定光斑图像中的0级衍射点；

步骤3：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

步骤4：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

进一步地，所述处理器在进行步骤2时还包括：确定光斑图像的四个顶角点；所述处理器在进行步骤3还包括：同一视场角上选取的若干个取值区域的中心点分别位于0级衍射点和四个顶角点之间的连线上。

进一步地，还包括：

透光平面，用于承载结构光投影器所投射出来的光斑，以供光斑采集装置进行光斑采集。

进一步地，所述处理器在进行步骤4时，进行如下步骤：

步骤4.1：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

步骤4.2：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的像素点筛选出来；

步骤4.3：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

步骤4.4：分析各个区域取值的第二平均亮度值，若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

进一步地，所述处理器在进行步骤4.4时，进行如下步骤：

步骤4.4.1：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

步骤4.4.2：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

本发明具有如下有益效果：该光斑均匀度检测方法可以检测出结构光投影器的光斑均匀度是否合格，以筛选出良品和不良品。

附图说明

图1为本发明提供的光斑均匀度检测方法的步骤框图；

图2为本发明提供的光斑均匀度检测系统的示意图；

图3为检测时对光斑图像的取值示意图；

图4为本发明提供的光斑均匀度检测系统中处理装置执行的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例一

如图1所示，一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法，包括：

步骤a：结构光投影器向平面投射光斑，光斑采集装置向平面采集光斑并获取光斑图像；

该步骤a具体包括：

步骤a.a：如图2所示，将结构光投影器101放置在透光平面103前方，将光斑采集装置102放置在透光平面103后方；

步骤a.b：结构光投影器101向透光平面103的正面投射光斑，光斑采集装置102向透光平面103的背面采集光斑以获取光斑图像。

优选地，所述透光平面103为半透明幕布，所述光斑采集装置102为结构光摄像头。

步骤b：确定光斑图像中的0级衍射点；

该步骤b中，0级衍射点指的是结构光投影器的光心0级衍射光栅，即光斑图像中的亮度值最大的像素点（不一定是光斑图像的中心点）；优选但不限于通过图像的二值化来寻找确定，现有算法不详细介绍。

步骤c：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

该步骤c中，如图3所示，以0级衍射点（图中黑点）为中心，分别在0.1A、0.3A、0.5A和0.7A视场角上各选取若干个取值区域（每个取值区域的中心都落在对应视场角的虚线上），其中，A为光斑采集装置的固定视场角，比如70°、90°或120°等。

优选地，在步骤b中还包括：确定光斑图像中的四个顶角点；

该步骤b中，四个顶角点指的是矩形光斑图像中的四个顶角的像素点，优选但不限于通过对图像边缘的拟合直线来寻找确定，现有算法不详细介绍。

在步骤c中还包括：同一视场角上选取的若干个取值区域的中心点分别位于0级衍射点和四个顶角点之间的连线上。

即任一视场角上选取的取值区域均为四个，如图3所示，在0.1A视场角上选取四个取值区域1、2、3和4，在0.3A视场角上选取四个取值区域5、6、7和8，在0.5A视场角上选取四个取值区域9、10、11和12，在0.7A视场角上选取四个取值区域13、14、15和16；其中，取值区域1、5、9和13的中心均在0级衍射点和左上顶角点之间的连线上，取值区域2、6、10和14的中心均在0级衍射点和右上顶角点之间的连线上，取值区域3、7、11和15的中心均在0级衍射点和左下顶角点之间的连线上，取值区域4、8、12和16的中心均在0级衍射点和右下顶角点之间的连线上。

优选地，至少同一视场角上选取的若干个取值区域之间的尺寸相同，最优地，所有取值区域之间的尺寸均相同。

步骤d：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

该步骤d具体包括：

步骤d.a：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

该步骤d.a中，如图3所示，依据取值区域1中所有像素点的亮度值计算出取值区域1的第一平均亮度值L1，依据取值区域2中所有像素点的亮度值计算出取值区域2的第一平均亮度值L2，……，依次类推至计算出十六个取值区域各自的第一平均亮度值。

步骤d.b：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的像素点筛选出来；

该步骤d.b中，将取值区域1中所有像素点的亮度值分别与第一平均亮度值L1进行比较，筛选出取值区域1中亮度值高于第一平均亮度值L1的所有像素点；将取值区域2中所有像素点的亮度值分别与第一平均亮度值L2进行比较，筛选出取值区域2中亮度值高于第一平均亮度值L2的所有像素点；……；依次类推至筛选出十六个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的所有像素点。

步骤d.c：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

该步骤d.c中，依据取值区域1中在步骤4.2里筛选出的所有像素点的亮度值，计算出第二平均亮度值D1；依据取值区域2中在步骤4.2里筛选出的所有像素点的亮度值，计算出第二平均亮度值D2；……；依次类推至计算出十六个取值区域各自的第二平均亮度值。

步骤d.d：分析各个区域取值的第二平均亮度值，若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

该步骤d.d中，如图3所示，将0.1A视场角对应的第二平均亮度值D1、D2、D3和 D4作为第一组，将0.3A视场角对应的第二平均亮度值D5、D6、D7和 D8作为第二组，将0.5A视场角对应的第二平均亮度值D9、D10、D11和 D12作为第三组，将0.7A 视场角对应的第二平均亮度值D13、D14、D15和 D16作为第四组，只要其中一组的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

同一视场角下的若干取值区域的第二平均亮度值之间优选但不限于通过方差法或标准差法来进行比较。

该步骤d.d具体包括：

步骤d.d.a：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

在该步骤d.d.a中，如图3所示，计算出0.1A视场角对应的第一组第二平均亮度值D1、D2、D3和 D4的方差值或标准值，计算出0. 3A视场角对应的第二组第二平均亮度值D5、D6、D7和 D8的方差值或标准值，计算出0.5A视场角对应的第三组第二平均亮度值D9、D10、D11和 D12的方差值或标准值，计算出0.7A视场角对应的第四组第二平均亮度值D13、D14、D15和 D16的方差值或标准值。

步骤d.d.b：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

该步骤d.d.b中，方差值或标准差值的预设值可依据工艺精度、客户需求等而设定为不同值，不作限制。

该光斑均匀度检测方法可以检测出结构光投影器的光斑均匀度是否合格，以筛选出良品和不良品。

实施例二

如图2所示，一种结构光投影器101的光斑均匀度检测系统，优选但不限于应用于实施例一中所述的检测方法中，包括：

光斑采集装置102，用于采集结构光投影器101向平面投射的光斑并获取光斑图像；

处理装置，用于对获取到的光斑图像进行处理分析，并输出光斑均匀度的判断结果；

所述处理装置包括处理器和与所述处理器电性连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，如图4所示，进行如下步骤：

步骤1：读取所述光斑采集装置102获取到的光斑图像；

步骤2：确定光斑图像中的0级衍射点；

步骤3：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

步骤4：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器101的光斑均匀度为不合格。

在检测时，所述处理装置可以通过数据线、蓝牙或WiFi等方式连接至所述光斑采集装置102，以与所述光斑采集装置102之间进行数据传输；所述光斑采集装置102可以但不限于为个人电脑，所述光斑采集装置102优选为结构光摄像头。

该检测系统还包括：

透光平面103，用于承载结构光投影器101所投射出来的光斑，以供光斑采集装置102进行光斑采集。

在检测时，将结构光投影器101放置在透光平面103前方，并向透光平面103的正面投射光斑；将光斑采集装置102放置在透光平面103后方，并向透光平面103的背面采集光斑以获取光斑图像。

优选地，所述透光平面103为半透明幕布。

所述处理器在进行步骤4时，具体进行如下步骤：

步骤4.1：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

步骤4.2：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的像素点筛选出来；

步骤4.3：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

步骤4.4：分析各个区域取值的第二平均亮度值，若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器101的光斑均匀度为不合格。

所述处理器在进行步骤4.4时，具体进行如下步骤：

步骤4.4.1：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

步骤4.4.2：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器101的光斑均匀度为不合格。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结构光投影器的光斑均匀度检测方法，其特征在于，包括：

步骤a：结构光投影器向平面投射光斑，光斑采集装置向平面采集光斑并获取光斑图像；

步骤b：确定光斑图像中的0级衍射点；

步骤c：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

步骤d：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

2.根据权利要求1所述的结构光投影器的光斑均匀度检测方法，其特征在于，在步骤b中还包括：确定光斑图像的四个顶角点；在步骤c中还包括：同一视场角上选取的若干个取值区域的中心点分别位于0级衍射点和四个顶角点之间的连线上。

3.根据权利要求1或2所述的结构光投影器的光斑均匀度检测方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤a.a：将结构光投影器放置在透光平面前方，将光斑采集装置放置在透光平面后方；

步骤a.b：结构光投影器向透光平面的正面投射光斑，光斑采集装置向透光平面的背面采集光斑以获取光斑图像。

4.根据权利要求1或2所述的结构光投影器的光斑均匀度检测方法，其特征在于，步骤d包括：

步骤d.a：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

步骤d.b：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其第一平均亮度值的像素点筛选出来；

步骤d.c：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

步骤d.d：若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

5.根据权利要求4所述的结构光投影器的光斑均匀度检测方法，其特征在于，步骤d.d包括：

步骤d.d.a：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

步骤d.d.b：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器光斑的均匀度为不合格。

6.一种结构光投影器的光斑均匀度检测系统，其特征在于，包括：

光斑采集装置，用于采集结构光投影器向平面投射的光斑并获取光斑图像；

处理装置，用于对获取到的光斑图像进行处理分析，并输出光斑均匀度的判断结果；

所述处理装置包括处理器和与所述处理器电性连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，进行如下步骤：

步骤1：读取所述光斑采集装置获取到的光斑图像；

步骤2：确定光斑图像中的0级衍射点；

步骤3：以0级衍射点为中心，在不同视场角上各选取若干个取值区域；

步骤4：分析选取的取值区域的亮度参数，若任一视场角上选取的若干个取值区域的亮度参数之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

7.根据权利要求6所述的结构光投影器的光斑均匀度检测系统，其特征在于，所述处理装置在进行步骤2时还包括：确定光斑图像的四个顶角点；在进行步骤3还包括：同一视场角上选取的若干个取值区域的中心点分别位于0级衍射点和四个顶角点之间的连线上。

8.根据权利要求6或7所述的结构光投影器的光斑均匀度检测系统，其特征在于，还包括：

透光平面，用于承载结构光投影器所投射出来的光斑，以供光斑采集装置进行光斑采集。

9.根据权利要求6或7所述的结构光投影器的光斑均匀度检测系统，其特征在于，所述处理器在进行步骤4时，进行如下步骤：

步骤4.1：依据选取的各个取值区域中的所有像素点，计算出各个取值区域的第一平均亮度值；

步骤4.2：依据计算出的第一平均亮度值，将各个取值区域中亮度值高于其对应的第一平均亮度值的像素点筛选出来；

步骤4.3：依据各个取值区域中筛选出的像素点，计算出各个取值区域的第二平均亮度值；

步骤4.4：若任一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的差异过大，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。

10.根据权利要求9所述的结构光投影器的光斑均匀度检测系统，其特征在于，所述处理器在进行步骤4.4时，进行如下步骤：

步骤4.4.1：计算出同一视场角上选取的若干个取值区域的第二平均亮度值之间的方差值或标准差值；

步骤4.4.2：若任一方差值或标准差值高于预设值，则判断该结构光投影器的光斑均匀度为不合格。