CN109974976B - 多温度标定系统以及多温度标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一多温度标定系统以及多温度标定方法。该多温度标定系统用于在不同温度下标定一结构光设备，以采集该结构光设备在不同温度下所投射的标定特征图像，以生成不同温度下的标定图像数据，使得在不同温度下使用该结构光设备以获得一被测物体(被测目标)表面上的特征图像时，该结构光设备能够基于相应温度下的该标定图像数据来分析该被测物体表面上的特征图像，以计算出该被测物体的三维信息，以获得该被测物体的深度信息，以便减小或消除温度对该结构光设备的计算结果产生的影响，进而提高该结构光设备的精度。

Description

多温度标定系统以及多温度标定方法

技术领域

本发明涉及一结构光领域，更具体地涉及一多温度标定系统以及多温度标定方法。

背景技术

近年来，随着结构光技术取得的巨大进步和飞速发展，结构光设备的应用正在日益普及。具体地，结构光顾名思义就是有特殊结构的光，比如激光散斑、条纹光、编码结构光等等。结构光方法(Structured Light)是一种主动式光学测量技术，其基本原理是由一投射器(比如激光器)向一被测物体(或被测目标)表面投射具有特定信息的结构光，并由一接收器(如摄像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到该被测物体的三维坐标，进而获得该被测物体的三维信息(深度信息)，从而能推动人脸识别、虹膜识别、手势控制、机器视觉、三维美颜、三维建模、三维场景还原、环境学习和/或动作追踪等变为现实，因此，结构光技术是开启AI和AR时代的感知钥匙。

对于结构光设备，比如散斑结构光设备，其所发射的激光通过光学衍射元件 (如具有粗糙透明表面的毛玻璃)并投射到物体表面时，在该物体表面可以观察到无规则的明暗斑点(即激光散斑)，这种激光散斑具有高度的随机性，而且会随着距离的不同而变换图案，也就是说，空间中任意两处的散斑图案都是不同的。因此，只要在空间中打上这样的结构光，整个空间就都被做了标记，把一物体放进这个空间，只要看看物体表面的散斑图案，就可以知道这个物体表面上各点在什么位置了。当然，在使用该散斑结构光设备之前，需要把参考平面的散斑图案记录下来，所以在使用前要先做一次设备标定，以获得该参考平面的散斑图案，并将该散斑图案作为该设备的标定图案，以基于该标定图案分析或计算出整个空间内的所有散斑图案的形状和位置，从而通过对比该被测物体表面所形成的散斑图案，以获得该被测物体的三维信息(即深度信息)。

然而，由于温度会直接影响结构光设备的投射器(如激光器)发射/投射的结构光的特定信息，即该投射器在不同的温度下所发射的结构光的特定信息将会发生不同程度的改变或偏移，因此，一旦该结构光设备在标定和使用时的温度不完全相同时，就会造成该结构光设备的测量结果产生偏差，从而影响该结构光设备的精度。举例地，该结构光设备的使用环境多变(比如在夏季或冬季使用，再比如在南方和北方使用等等)，环境温度也是变化莫测，从而造成该结构光的自身温度也随环境温度的改变而发生改变。另外，该结构光设备随着使用时间的增加，自身也在不断地产生热量，进一步造成该结构光设备的自身温度发生改变，因此该结构光设备在使用时的温度不可能与在标定时温度完全相同且一致。此时，温度的差异将直接造成该结构光设备所发出的散斑图案的具体特征发生改变，进而造成该结构光设备所测量的深度信息产生偏差，从而降低该结构光设备的精度，给该结构光设备的应用和普及带来了极大地阻碍。

综上，如何减小或消除温度对结构光设备产生的影响，已经成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够减小或消除温度对一结构光设备产生的影响，以提高所述结构光设备的精度。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够在不同的标定温度下标定一结构光设备，以获得不同的所述标定温度下的标定图像数据。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够拓展一结构光设备的使用场景和使用环境，以利于该结构光设备的推广和普及。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够简化标定一结构光设备的程序，以降低标定所述结构光设备的成本。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够加快一结构光设备的标定过程，以减小该结构光设备的标定时间。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够避免在标定一结构光设备的过程中发生温漂问题。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其中所述多温度标定系统能够在标定一结构光设备的过程中，确保所述结构光设备的一投射模组的温度持续升高或降低，以避免发生温度上下波动，使得所述多温度标定系统能精确地标定所述结构光设备。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其能够扩大标定温度的覆盖面，以最大限度地减小温度对一结构光设备的影响。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其中所述多温度标定系统能够连续地在不同温度下标定一结构光设备，并获得相应的一组标定图像数据，以提高所述多温度标定系统的标定效率。

本发明的另一目的在于提供一多温度标定系统以及多温度标定方法，其中为了达到上述目的，在本发明中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构和工艺。因此，本发明成功和有效地提供一解决方案，不只提供一简单的所述多温度标定系统以及多温度标定方法，同时还增加了所述多温度标定系统以及多温度标定方法的实用性和可靠性。

为了实现上述至少一发明目的或其他目的和优点，本发明提供了一多温度标定系统，以供标定一结构光设备，包括：

一调温单元，其中所述调温单元被设置以供放置该结构光设备，用于调节该结构光设备的一投射模组的温度至不同的标定温度；

一标板单元，其中所述标板单元被设置以供该结构光设备的该投射模组将结构光投射至所述标板单元，以显示一标定特征图像；以及

一上位机单元，其中所述上位机单元被设置以与该结构光设备可通信地连接，其中当该结构光设备的该投射模组的温度达到所述标定温度时，所述上位机单元控制该结构光设备的一接收模组采集所述标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的标定图像数据。

在本发明的一些实施例中，所述调温单元能提供一温差环境，并且该结构光设备被放置于所述温差环境内，以在所述温差环境和该结构光设备之间发生热交换，用于调节该结构光设备的该投射模组的温度。

在本发明的一些实施例中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度分别等于所有的所述标定温度，以分别调节该结构光设备的该投射模组的温度，使得该投射模组的温度分别达到所述标定温度。

在本发明的一些实施例中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度高于所有的所述标定温度，以升高该结构光设备的该投射模组的温度，使得该投射模组的温度依次达到所述标定温度。

在本发明的一些实施例中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度低于所有的所述标定温度，以降低该结构光设备的该投射模组的温度，使得该投射模组的温度依次达到所述标定温度。

在本发明的一些实施例中，所述上位机单元包括相互通信地连接的一判断模块和一控制模块，其中所述判断模块与该结构光设备的一温度传感模块可通信地连接，以判断该投射模组的温度是否等于所述标定温度，并且在该投射模组的温度等于所述标定温度时，所述判断模块向所述控制模块发出一触发信号，其中所述控制模块与该结构光设备的该接收模块可通信地连接，并且当所述控制模块接收到所述触发信号时，所述控制模块被触发以向该投射模组发出一控制信号，用于控制该投射模组采集所述标定特征图像。

在本发明的一些实施例中，所述上位机单元还包括一临时存储模块，其中所述临时存储模块与该结构光设备可通信地连接，以接收并临时储存所述标定图像数据，以便在所有的所述标定温度下标定完该结构光设备之后，一次性地将所有的所述标定图像数据传输并储存至该结构光光设备的一存储模块。

在本发明的一些实施例中，所述多温度标定系统还包括一调位单元，其中所述调位单元被设置，用于调整该结构光设备的正面与所述标板单元之间的距离。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一多温度标定方法，用于标定一结构光设备，所述多温度标定方法包括以下步骤：

(a)通过一多温度标定系统的一调温单元提供一温差环境，以调节该结构光设备的一投射模组的温度至不同的标定温度；和

(b)分别在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备，以生成与所述标定温度相对应的一组标定图像数据。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度分别等于所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的温度分别被调节至所述不同的标定温度。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度高于所有的所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的温度加速升高，以依次被调节至所述不同的标定温度。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)之前进一步包括以下步骤：

预设所述不同的标定温度于所述多温度标定系统的一上位机单元的一判断模块；和

预冷该结构光设备，以使该结构光设备的该投射模组的温度低于所有的所述不同的标定温度。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度低于所有的所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的温度加速降低，以依次被调节至所述不同的标定温度。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)之前进一步包括以下步骤：

预设所述不同的标定温度于所述多温度标定系统的一上位机单元的一判断模块；和

预热该结构光设备，以使该结构光设备的该投射模组的温度低于所有的所述不同的标定温度。

在本发明的一些实施例中，所述步骤(b)包括以下步骤：

通过该结构光设备的一温度传感模块测量所述投射模组的温度，以生成一温度数据；

基于所述温度数据，通过所述判断模块，判断所述投射模组的温度是否等于所述标定温度，当所述投射模组的温度等于所述标定温度时，所述判断模块发出一触发信号；

通过所述触发信号，触发所述控制模块，以产生一控制信号；以及

通过所述控制信号，控制所述结构光设备的一接收模组采集在所述多温度标定系统的一标板单元表面显示的一标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的所述标定图像数据。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(b)之后还包括步骤：存储所述标定图像数据至该结构光设备的一存储模块。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(b)之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据至所述多温度标定系统的一上位机单元的一临时存储模块；和

将临时储存于所述临时存储模块中所有的所述标定图像数据一次性传输并储存于所述结构光设备的一存储模块。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(b)之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据至所述上位机单元的一临时存储模块；和

将临时储存于所述临时存储模块中所有的所述标定图像数据一次性传输并储存于所述结构光设备的一存储模块。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤(a)之前还包括一步骤：通过所述多温度标定系统的一调位单元，调节所述结构光设备正面与所述标板单元之间的距离至一预定距离。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳实施例的一多温度标定系统的框图示意图。

图2是根据本发明的上述较佳实施例的所述多温度标定系统标定一结构光设备的状态示意图。

图3是根据本发明的上述较佳实施例的所述多温度标定系统标定一结构光设备的框图示意图。

图4是根据本发明的所述较佳实施例的一多温度标定方法的流程示意图。

图5是根据本发明的所述较佳实施例的所述多温度标定方法的标定过程的流程示意图。

图6是根据本发明的所述较佳实施例的所述多温度标定方法的一替代模式。

图7是根据本发明的所述较佳实施例的所述多温度标定方法的另一替代模式。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本发明的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考附图之图1和图4所示，是根据本发明的一较佳实施例的多温度标定系统以及多温度标定方法。根据本发明的所述较佳实施例，所述多温度标定系统 10用于在不同温度下标定一结构光设备20，以采集所述结构光设备20在不同温度下所投射的标定特征图像，以生成不同温度下的标定图像数据D，使得在不同温度下使用所述结构光设备20以获得一被测物体(被测目标)表面上的特征图像时，所述结构光设备20能够基于相应温度下的所述标定图像数据D来分析该被测物体表面上的特征图像，以计算出该被测物体的三维信息，以获得该被测物体的深度信息。由于所述多温度标定系统10能够在不同温度下标定一结构光设备20，以获得不同温度下的所述标定图像数据D，因此所述结构光设备20所采用的计算基准可以是与使用温度相近或相同的标定温度下的所述标定图像数据 D，以便减小或消除温度对所述结构光设备20的计算结果产生的影响，进而提高所述结构光设备20的精度。

值得注意的是，所述结构光设备20可以但不限于被实施为一散斑结构光设备，以通过所述散斑结构光设备投射出一散斑图像，也就是说，所述标定特征图像为标定散斑图像，该被测物体表面上的特征图像为该被测物体表面上的散斑图像；所述结构光设备20还可以被实施为其他任意类型的结构光设备，比如条纹结构光设备、编码结构光设备等等。

更具体地，如图1和图2所示，所述多温度标定系统10包括一调温单元11、一标板单元12、以及一上位机单元13。所述调温单元11能提供一温差环境，以供放置所述结构光设备20至所述温差环境内，并通过所述温差环境来调节所述结构光设备20的温度，以使所述结构光设备20的温度分别达到所预设的一组标定温度。所述标板单元12被设置以位于所述结构光设备20正面的一适当位置，并且所述标板单元12与所述结构光设备20正面之间的距离为一预定距离S，使得当所述结构光设备20的一投射模组21发射结构光并将所述结构光投射至所述标板单元12时，所述标板单元12上显示所述标定特征图像。所述上位机单元 13被设置以与所述结构光设备20可通信地连接，以在所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度达到每一个所述标定温度时，所述上位机单元13控制所述结构光设备20的一接收模组22采集在所述标板单元12上显示的所述标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的所述标定图像数据D。

在本发明的所述较佳实施例中，优选地，所述标定温度可以但不限于被实施为0-10中任一温度,10-20中任一温度,25,27,30,33,36,39,42,45,48,51,以及53℃，共13个标定温度点；所述预定距离S可以但不限于被实施为1500±3mm。本领域技术人员应当理解，所述标定温度和所述预定距离S的取值仅为示例性的，不限制本发明的范围，所述标定温度和所述预定距离S还可以被实施为根据需要的其他取值。

值得注意的是，所述多温度标定系统10的所述调温单元11所提供的温差环境的温度等于某一标定温度，以在所述温差环境与所述结构光设备20之间发生热交换，使得处于所述温差环境内的所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度被调节并保持于所述标定温度，以便所述多温度标定系统10在所述标定温度下标定所述结构光设备20，也就是说，所述多温度标定系统10控制所述结构光设备20获取在所述标定温度下的所述标定图像数据D。当在所述标定温度下标定好所述结构光设备20之后，所述调温单元11提供处于下一个标定温度的所述温差环境，以调节所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度至所述下一个标定温度，进而在所述下一个标定温度下标定所述结构光设备20，以获得在所述下一个标定温度下的所述标定图像数据D。依此类推，所述调温单元 11依次提供处于不同标定温度下的所述温差环境，以在不同标定温度下标定所述结构光设备20，从而获得不同标定温度下的所述标定图像数据D。

值得一提的是，所述多温度标定系统10的所述标板单元12可以但不限于被实施为具有一平整显示表面的标板，以在所述标板的所述平整显示表面上显示所述标定特征图像。优选地，所述标板的所述平整显示表面不吸光，面积至少为 2.2m*2.2m，以及颜色为灰度75％/白色。

在本发明的所述较佳实施例中，所述多温度标定系统10的所述调温单元11 可以但不限于被实施为一加热台，以便通过所述加热台来提供处于不同标定温度的所述温差环境。值得注意的是，当所选取的标定温度存在低于外界环境温度时，通常需要先将所述结构光设备20预冷至一初始温度(比如将所述结构光设备20 放入一冷冻箱内进行降温预冷至5℃左右)，然后将所述结构光设备20放至所述调温单元11以升温，所述上位机单元13控制所述结构光设备20在0-10℃之间仅进行一次标定，以获得相应的标定温度下的所述标定图像数据，同样控制所述结构光设备20在10-20℃之间仅进行一次标定，以获得相应的另一标定温度下的所述标定图像数据，接着通过所述调温单元11提供处于其他的标定温度的所述温差环境，以在相应的标定温度下标定所述结构光设备20。举例地，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度自低至高依次为所预设的所述标定温度，以使所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度自5℃阶梯地上升至 53℃，以尽可能地避免所述结构光设备20的温度出现反复波动(忽高忽低)，以减小标定所述结构光设备20所需耗费的时间，进而提高所述多温度标定系统的标定效率。本领域技术人员应当理解，所述调温单元11能以人为控制的方式来提供不同标定温度的所述温差环境，还可以通过自动化控制来自动调节所提供的所述温差环境的温度，在本发明中不做限制。

在本发明的一些其他实施例中，所述调温单元11还可以被实施为一制冷台，以通过所述制冷台来提供处于不同标定温度的所述温差环境。特别地，当所述结构光设备20需要在北极或南极等极冷环境下使用时，所选取的标定温度通常需要低于零摄氏度(比如所述标定温度为-30，-25，-20，或-15℃等等)，因此需要对所述结构光设备20进行降温，以便将所述结构光设备20的温度保持于所述标定温度，进而便于在所述标定温度下标定所述结构光设备20，以减小或消除温度对所述结构光设备20造成的影响。

根据本发明的所述较佳实施例，如图1和图3所示，所述结构光设备20还包括一温度传感模块23，所述温度传感模块23与所述结构光设备20的所述投射模组21连接，以通过所述温度传感模块23测量所述投射模组21的实际温度，以产生一温度数据。所述上位机单元13包括相互可通信地连接的一判断模块131 和一控制模块132，并且在所述判断模块131中预设一组标定温度，其中所述上位机单元13的所述判断模块131与所述结构光设备20的所述温度传感模块23 可通信地连接，以接收来自所述温度传感模块23的所述温度数据，并且所述判断模块131基于所述温度数据判断所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度是否等于所预设的所述标定温度，如果所述投射模组21的实际温度等于所述标定温度，则所述判断模块131将产生一触发信号，并将所述触发信号传输至所述控制模块132，所述控制模块132接收所述触发信号以产生一控制信号，并且所述控制模块132将所述控制信号传输至所述结构光设备20，以控制所述结构光设备20的所述接收模组22采集在所述标板单元12上显示的所述标定特征图像，以生成所述标定图像数据D，也就是说，当所述投射模组21的实际温度等于所述标定温度时，所述多温度标定系统10自动地执行标定工作，以获取在所述标定温度下的所述标定图像数据；如果所述投射模组21的实际温度不等于所述标定温度，则所述判断模块131将不产生所述触发信号，所述多温度标定系统10将不执行标定工作。

优选地，所述温度传感模块23被实施为一温度传感器，其中所述温度传感器被内置于所述结构光设备20内，以在标定和使用所述结构光设备20时，实时监测所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度，并生成相应的所述温度数据。

值得一提的是，所述结构光设备20还包括一存储模块24，其中所述存储模块24与所述接收模组22可通信地连接，以接收并储存来自所述接收模组22的所述标定图像数据D，以备所述结构光设备20在计算被测物体的深度信息时作为参考基准使用，换句话说，在每个所述标定温度下标定完所述结构光设备20 之后，所述存储模块24将立刻将所述标定图像数据D储存起来，即将不同温度的所述标定图像数据D分批次地进行储存。

优选地，所述存储模块24可以但不限于被实施为一闪存卡(flash)，以便将所述标定图像数据D写入所述闪存卡，以备使用。应当理解的是，由于所述多温度标定系统10在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备20，以获得了不同的所述标定温度下的所述标定图像数据D，进而减小或消除了使用温度对所述结构光设备20的精度的影响，从而使得所述结构光设备20能在各种温度下正常使用，以拓展所述结构光设备20的使用场景和使用环境，以利于所述结构光设备20的推广和普及。

在本发明的一些其他实施例中，所述上位机单元13还包括一临时存储模块 133，其中所述临时存储模块133与所述结构光设备20的所述接收模组22可通信地连接，以接收并临时储存来自所述接收模组22的所述标定图像数据D，其中所述临时存储模块133与所述存储模块24可通信地连接，以将临时储存于所述临时存储模块133内的所述标定图像数据D传输至所述存储模块24。特别地，当所有的所述标定温度下的标定工作完成，即获得全部所述标定温度下的所述标定图像数据D之后，所述临时存储模块133将所有所述标定图像数据D一次性传输至所述结构光设备20的所述存储模块24，以使所述存储模块24一次性地完成全部所述标定图像数据D的储存，也就是说，在完成所有标定工作之后，所述多温度标定系统10将所有标定温度下的所述标定图像数据D一次性地烧录到所述结构光设备20的所述闪存卡内，以备使用，从而提高所述多温度标定系统10的标定效率，以减少标定工作所花费的时间。当然，所述上位机单元13 也可以单独地将每个标定温度下的所述标定图像数据D传输至所述存储模块24，以便分批次地将所述标定图像数据D储存至所述存储模块24。

本领域技术人员应当理解，上述所提及的通信地连接可以是通过数据线、或电线等进行连接的有线连接，也可以是通过WIFI、蓝牙、或红外等进行连接的无线连接，也就是说，所述通信地连接不是本发明的重点，本发明也不对具体的通信连接方式做进一步的限制。

根据本发明的所述较佳实施例，如图1和图2所示，所述多温度标定系统 10还包括一调位单元14，其中所述调位单元14被设置以调整所述结构光设备 20正面与所述标板单元12之间的距离。优选地，所述调温单元11被设置于所述调位单元14，以通过所述调位单元14来调整被放置于所述调温单元11的所述结构光设备20的位置，进而确保所述结构光设备20正面与所述标板单元12 之间的距离为所述预设距离S。更优选地，所述调位单元14被实施为一可滑动轨道车，以便将所述调温单元11放置于所述可滑动轨道车上，进而通过调整所述可滑动轨道车与所述标板单元12之间的距离，来调整所述预设距离S。本领域技术人员应当理解，当需要在不同的预设距离S下标定所述结构光设备20时，通过所述调温单元11能简便地调整所述预设距离S的大小，以对所述结构光设备20进行多温度标定。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一多温度标定方法，供标定一结构光设备20。如图4和图5所示，所述多温度标定方法包括以下步骤：

(a)通过一多温度标定系统10的一调温单元11提供一温差环境，以调节所述结构光设备20的一投射模组21的实际温度至不同的标定温度；和

(b)分别在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备20，以生成与所述标定温度相对应的一组标定图像数据D。

值得注意的是，在本发明的所述较佳实施例中，在所述多温度标定方法的所述步骤(a)中，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度分别等于所述标定温度，以使处于所述温差环境的所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度分别被调节至所述不同的标定温度。

如图5所示，在所述多温度标定方法的所述步骤(b)中还包括以下步骤：

通过所述结构光设备20的一温度传感模块23测量所述投射模组21的实际温度，以生成一温度数据，并且将所述温度数据传输至所述多温度标定系统10 的一上位机单元13的一判断模块131；

通过所述判断模块131基于所述温度数据，判断所述投射模组21的实际温度是否等于所述标定温度，当所述投射模组21的实际温度等于所述标定温度时，所述判断模块131发出一触发信号，并将所述触发信号传输至所述上位机单元 13的一控制模块132；

通过所述触发信号，触发所述控制模块132，以产生一控制信号；以及

通过所述控制信号，控制所述结构光设备20的一接收模组22采集在所述多温度标定系统10的一标板单元12表面显示的一标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的所述标定图像数据D。

值得一提的是，在本发明的所述较佳实施例中，在所述步骤(b)之后还包括一步骤：存储所述标定图像数据D至所述结构光设备20的一存储模块24。

在本发明的一些其他实施例中，所述多温度标定方法的所述步骤(a)之前还包括一步骤：通过所述多温度标定系统10的一调位单元14，调节所述结构光设备20正面与所述标板单元12之间的距离至一预定距离S。

然而，根据热量传导定理可知，两者的温差越大，热传导速率越大；相应地，两者的温差越小，热传导速率越小。因此，当所述多温度标定系统10的所述调温单元11所提供的所述温差环境与所述结构光设备20的所述投射模组21之间的温差变小时，所述调温单元11与所述投射模组21之间的热传导速率相应地变小。特别地，当所述投射模组21的实际温度接近所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度(即某一标定温度)时，所述调温单元11与所述投射模组21之间的热传导速率将变得更小，使得所述投射模组21的实际温度达到所述标定温度的时间变得很长，进而也使得所述结构光设备20的标定过程变得缓慢，相应地也增加了标定所述结构光设备所耗费的时间。

因此，为了进一步加快所述结构光设备20的标定过程，以减小标定所述结构光设备所耗费的时间，进而进一步提高所述多温度标定系统10的标定效率，本发明还提供了根据本发明的所述较佳实施例的所述多温度标定系统及其方法的一替代模式。参考附图之图6所示，与根据本发明的所述较佳实施例相比，根据本发明的所述较佳实施例的所述替代模式的区别在于，增大所述多温度标定系统10的所述调温单元11所提供的所述温差环境与所述结构光设备20的所述投射模组21之间的温差，以加快所述温差环境与所述投射模组21之间的热传导速率，进而缩短将所述结构光设备20的温度调节至所述标定温度所需的时间，从而达到减小标定所述结构光设备20所耗费的时间的目的。换句话说，当所述调温单元11所提供的所述温差环境与所述投射模组21之间温差增大时，所述温差环境与所述投射模组21之间的热量传导相应地增快，所述投射模组21的实际温度升高或降低的速度也就越快，也就使得所述投射模组21的实际温度达到所述标定温度所需的时间越短，最终提高所述多温度标定系统10的标定效率。

更具体地，在本发明的所述替代模式中，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度高于所有的所述标定温度，并在标定所述结构光设备20之前，先预冷所述结构光设备20的所述投射模组21，以使所述投射模组21的初始温度低于所有的所述标定温度，接着将经预冷后的所述结构光设备20放置于所述调温单元11所提供的所述温差环境中，以使所述结构光设备20的所述投射模组 21在所述温差环境中因吸热而持续地快速升温。与此同时，当所述上位机单元 13的所述判断模块131判断所述投射模组21的实际温度达到任一所述标定温度时，所述上位机单元13的控制模块132将控制所述结构光设备20的所述接收模组22采集所述标定特征图像，以获得相应的所述标定温度下的所述标定图像数据D。因此，当所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度持续升高，并依次经过所预设的所述标定温度时，所述上位机单元13控制所述结构光设备20 的所述接收模组22依次在每个标定温度下采集所述标定特征图像，以获得所有所述标定温度下的所述标定图像数据D。

应当理解，举例地，当所预设的所述标定温度的取值范围为5-53℃时，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度应高于53℃，预冷后的所述结构光设备20的所述投射模组21的初始温度应低于5℃，以确保所述投射模组21的实际温度依次通过所有的所述标定温度，以防因所述投射模组21的实际温度不能达到某一标定温度，而导致无法获得在相应的所述标定温度下的所述标定图像数据D。

值得注意的是，所述温差环境的温度越高，所述温差环境与所述投射模组 21之间的温差就越大，所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度上升的就越快，进而所述投射模组21依次通过所有标定温度的时间就越短，从而缩短标定所述结构光设备20的时间，以提高所述多温度标定系统10的工作效率。优选地，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度基本上始终保持在 100℃，一方面尽可能加快所述投射模组21的升温速度，另一方面又有利于控制和操作所述调温单元11，尽可能地避免因温度过高而给实际操作带来的诸多不便和麻烦(比如，因高温而损坏所述结构光设备20的部分零件，或者因高温而烫伤工作人员等等)。此外，由于所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度基本保持不变，使得在标定过程中不需要时刻操作以调整所述调温单元11，因此简化了标定所述结构光设备20的程序，从而也能够降低标定所述结构光设备 20所需的成本。

值得一提的是，由于所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度持续且不间断变化，而所预设的标定温度可以是所述投射模组21的实际温度变化区间内的任一温度，因此所述多温度标定系统10能最大限度地扩大所述标定温度的覆盖面，以最大限度地减小温度对所述结构光设备的影响，进而避免在标定所述解耦股光设备的过程中发生温漂问题。此外，由于所述多温度标定系统10在标定所述结构光设备20的过程中，所述多温度标定系统10的所述调温单元11 能确保所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度持续升高，以避免所述投射模组21的实际温度发生上下波动，以便通过所述多温度标定系统10精确地标定所述结构光设备20。

根据本发明的所述较佳实施例的所述替代模式，如图6所示，本发明进一步提供了一多温度标定方法，用于标定一结构光设备20，包括以下步骤：

(a)通过一多温度标定系统10的一调温单元11提供一温差环境，以调节所述结构光设备20的一投射模组21的温度至不同的标定温度；和

(b)分别在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备20，以获得在相应的所述标定温度下的标定图像数据D。

值得注意的是，在本发明的所述较佳实施例中，在所述多温度标定方法的所述步骤(a)中，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度高于所预设的所有标定温度，以使被放置于所述调温单元11的所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度加速升高，以被调节至所述不同的标定温度。

值得一提的是，在所述步骤(a)之前，所述多温度标定方法还包括以下步骤：

预设一组标定温度于所述多温度标定系统10的一判断模块131；和

预冷所述结构光设备20，以使所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度低于所有的所述标定温度。

此外，在所述步骤(b)之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据D至所述上位机单元13的一临时存储模块14；和

将临时储存于所述临时存储模块14中所有的所述标定图像数据D一次性传输并储存于所述结构光设备20的一存储模块24。

参考附图之图7所示，是根据本发明的所述较佳实施例的所述多温度标定系统及其方法的另一替代模式。相比于根据本发明的所述替代模式，根据本发明的所述另一替代模式的区别在于：所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度低于所有的所述标定温度，并在标定所述结构光设备20之前，先预热所述结构光设备20的所述投射模组21，以使所述投射模组21的初始温度高于所有的所述标定温度，接着将经预热后的所述结构光设备20放置于所述调温单元11所提供的所述温差环境中，以使所述结构光设备20的所述投射模组21在所述温差环境中因放热而持续地快速降温。与此同时，当所述上位机单元13的所述判断模块131判断所述投射模组21的实际温度达到任一所述标定温度时，所述上位机单元13的控制模块132将控制所述结构光设备20的所述接收模组22采集所述标定特征图像，以获得相应的所述标定温度下的所述标定图像数据D。因此，当所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度持续降低，并依次经过所预设的所述标定温度时，所述上位机单元13控制所述结构光设备20的所述接收模组 22依次在每个标定温度下采集所述标定特征图像，以获得所有所述标定温度下的所述标定图像数据D。

应当理解，举例地，当所预设的所述标定温度的取值范围为5-53℃时，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度应低于5℃，预热后的所述结构光设备20的所述投射模组21的初始温度应高于53℃，以确保所述投射模组21的实际温度依次通过所有的所述标定温度，以防因所述投射模组21的实际温度不能达到某一标定温度，而导致无法获得在相应的所述标定温度下的所述标定图像数据D。

值得注意的是，所述温差环境的温度越低，所述温差环境与所述投射模组 21之间的温差就越大，所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度降低的就越快，进而所述投射模组21依次通过所有标定温度的时间就越短，从而缩短标定所述结构光设备20的时间，以提高所述多温度标定系统10的工作效率。

特别地，对于那些需要在寒冷环境中使用的结构光设备，比如在寒冷的北极和南极使用，则所预设的所述标定温度的取值范围通常在零度以下，因此所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度应该尽可能地低(比如零下100℃)，以便尽可能加快所述投射模组21的降温速度。本领域技术人员应当理解，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度的具体取值应该结合所述结构光设备20 的温度承受能力、所述温差环境的制造难度和成本等等各种因素来考虑。

根据本发明的所述较佳实施例的所述替代模式，如图7所示，本发明进一步提供了一多温度标定方法，用于标定一结构光设备20，包括以下步骤：

(a)通过一多温度标定系统10的一调温单元11提供一温差环境，以调节所述结构光设备20的一投射模组21的温度至不同的标定温度；和

(b)分别在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备20，以获得在相应的所述标定温度下的标定图像数据D。

值得注意的是，在本发明的所述较佳实施例中，在所述多温度标定方法的所述步骤(a)中，所述调温单元11所提供的所述温差环境的温度低于所预设的所有标定温度，以使被放置于所述调温单元11的所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度加速降低以依次达到不同的所述标定温度。

值得一提的是，在所述步骤(a)之前，所述多温度标定方法还包括以下步骤：

预设一组标定温度于所述多温度标定系统的一判断模块；和

预热所述结构光设备20，以使所述结构光设备20的所述投射模组21的实际温度高于所有的所述标定温度。

此外，在所述步骤(b)之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据D至所述上位机单元13的一临时存储模块14；和

将临时储存于所述临时存储模块14中所有的所述标定图像数据D一次性传输并储存于所述结构光设备20的一存储模块24。

综上，在本发明中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构和工艺。因此，本发明成功和有效地提供一解决方案，不只提供一简单的所述多温度标定系统以及多温度标定方法，同时还增加了所述多温度标定系统以及多温度标定方法的实用性和可靠性。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (18)

1.一多温度标定系统，供标定一结构光设备，其特征在于，包括：

一调温单元，其中所述调温单元被设置以供放置该结构光设备，用于调节该结构光设备的一投射模组的实际温度至不同的标定温度；

一标板单元，其中所述标板单元被设置以供该结构光设备的该投射模组将结构光投射至所述标板单元，以显示一标定特征图像；以及

一上位机单元，其中所述上位机单元被设置以与该结构光设备可通信地连接，其中当该结构光设备的该投射模组的实际温度达到所述标定温度时，所述上位机单元控制该结构光设备的一接收模组采集所述标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的标定图像数据；

其中所述结构光设备进一步包括与所述接收模组可通信地连接的一存储模块，其中所述存储模块用于接收并储存来自所述接收模组的所述标定图像数据，以备所述结构光设备在计算被测物体的深度信息时作为参考基准使用；

其中所述上位机单元包括相互通信地连接的一判断模块和一控制模块，其中所述判断模块用于与该结构光设备的一温度传感模块可通信地连接，以判断该投射模组的实际温度是否等于所述标定温度，并且在该投射模组的实际温度等于所述标定温度时，所述判断模块向所述控制模块发出一触发信号，其中所述控制模块用于与该结构光设备的该接收模块可通信地连接，并且当所述控制模块接收到所述触发信号时，所述控制模块被触发以向该投射模组发出一控制信号，用于控制该投射模组采集所述标定特征图像。

2.根据权利要求1所述多温度标定系统，其特征在于，其中所述调温单元能提供一温差环境，并且该结构光设备被放置于所述温差环境内，以在所述温差环境和该结构光设备之间发生热交换，用于调节该结构光设备的该投射模组的实际温度。

3.根据权利要求2所述多温度标定系统，其特征在于，其中所述调温单元所提供的所述温差环境的温度分别等于所有的所述标定温度，以分别调节该结构光设备的该投射模组的实际温度，使得该投射模组的实际温度分别达到所述标定温度。

4.根据权利要求2所述多温度标定系统，其特征在于，其中所述调温单元所提供的所述温差环境的温度高于所有的所述标定温度，以升高该结构光设备的该投射模组的实际温度，使得该投射模组的实际温度依次达到所述标定温度。

5.根据权利要求2所述多温度标定系统，其特征在于，其中所述调温单元所提供的所述温差环境的温度低于所有的所述标定温度，以降低该结构光设备的该投射模组的实际温度，使得该投射模组的实际温度依次达到所述标定温度。

6.根据权利要求1至5中任一所述多温度标定系统，其特征在于，其中所述上位机单元还包括一临时存储模块，其中所述临时存储模块与该结构光设备可通信地连接，以接收并临时储存所述标定图像数据，以便在所有的所述标定温度下标定完该结构光设备之后，一次性地将所有的所述标定图像数据传输并储存至该结构光光设备的所述存储模块。

7.根据权利要求1至5中任一所述多温度标定系统，其特征在于，还包括一调位单元，其中所述调位单元被设置，用于调整该结构光设备的正面与所述标板单元之间的距离。

8.根据权利要求6所述多温度标定系统，其特征在于，还包括一调位单元，其中所述调位单元被设置，用于调整该结构光设备的正面与所述标板单元之间的距离。

9.一多温度标定方法，用于标定一结构光设备，其特征在于，所述多温度标定方法包括以下步骤：

（a）通过一多温度标定系统的一调温单元提供一温差环境，以调节该结构光设备的一投射模组的实际温度至不同的标定温度；和

（b）分别在不同的所述标定温度下标定所述结构光设备，以生成与所述标定温度相对应的一组标定图像数据；

其中在所述步骤（b）之后还包括步骤：存储所述标定图像数据至该结构光设备的一存储模块，以备所述结构光设备在计算被测物体的深度信息时作为参考基准使用；

其中所述步骤（b）包括以下步骤：

通过该结构光设备的一温度传感模块测量该投射模组的实际温度，以生成一温度数据；

基于所述温度数据，通过该多温度标定系统的一上位机单元的一判断模块，判断该投射模组的实际温度是否等于所述标定温度，当该投射模组的实际温度等于所述标定温度时，所述判断模块发出一触发信号；

通过所述触发信号，触发该上位机单元的一控制模块，以产生一控制信号；以及

通过所述控制信号，控制所述结构光设备的一接收模组采集在所述多温度标定系统的一标板单元表面显示的一标定特征图像，以生成与所述标定温度相对应的所述标定图像数据。

10.根据权利要求9所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（a）中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度分别等于所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的实际温度分别被调节至所述不同的标定温度。

11.根据权利要求9所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（a）中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度高于所有的所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的实际温度加速升高，以依次被调节至所述不同的标定温度。

12.根据权利要求11所述多温度标定方法，其特征在于，在所述步骤（a）之前进一步包括以下步骤：

预设所述不同的标定温度于所述多温度标定系统的该上位机单元的该判断模块；和

预冷该结构光设备，以使该结构光设备的该投射模组的实际温度低于所有的所述不同的标定温度。

13.根据权利要求9所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（a）中，所述调温单元所提供的所述温差环境的温度低于所有的所述不同的标定温度，以使处于所述温差环境的该结构光设备的该投射模组的实际温度加速降低，以依次被调节至所述不同的标定温度。

14.根据权利要求13所述多温度标定方法，其特征在于，在所述步骤（a）之前进一步包括以下步骤：

预设所述不同的标定温度于所述多温度标定系统的该上位机单元的该判断模块；和

预热该结构光设备，以使该结构光设备的该投射模组的实际温度低于所有的所述不同的标定温度。

15.根据权利要求9所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（b）之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据至所述多温度标定系统的该上位机单元的一临时存储模块；和

将临时储存于所述临时存储模块中所有的所述标定图像数据一次性传输并储存于所述结构光设备的所述存储模块。

16.根据权利要求10至14中任一的所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（b）之后还包括以下步骤：

临时储存所述标定图像数据至所述上位机单元的一临时存储模块；和

将临时储存于所述临时存储模块中所有的所述标定图像数据一次性传输并储存于所述结构光设备的所述存储模块。

17.根据权利要求9所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（a）之前还包括一步骤：通过所述多温度标定系统的一调位单元，调节所述结构光设备正面与所述标板单元之间的距离至一预定距离。

18.根据权利要求16所述多温度标定方法，其特征在于，其中在所述步骤（a）之前还包括一步骤：通过所述多温度标定系统的一调位单元，调节所述结构光设备正面与所述标板单元之间的距离至一预定距离。

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