CN113218336B - 一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，其中，光栅片包括：基板本体；基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，第一方向与第二方向垂直；沿第一方向基板本体设置有多个条纹，多个条纹的宽度沿第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿第一方向依次增加，多个条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过，将投影装置倾斜放置时，经过结构光三维重建的投影装置可投影出等间距等周期的正弦相移条纹，提高了三维重建的精度。

Description

一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置
技术领域
本发明实施例涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置。
背景技术
相位测量轮廓术(Phase Measurement Profilometry)也叫相移法(PhaseShifting Method)，其测量原理是通过投影仪将灰度值正弦变化的光栅条纹投射到测量物体表面，采集相机获取受该物体形貌调制后的变形条纹的相位分布，该相位信息对应测量物体的高度信息，获取该点的相位值，就可获取对应的高度信息，进一步获取物体的三维形貌。
相移法用相位来表示测量点的空间位置，并且相位是连续的，在同一个方向上和同一周期内每个空间点的相位值是唯一的，原则上某一点的相位值不受相邻点光强的影响，可以避免物体表面反射率不一致所引起的误差。与莫尔轮廓术、傅里叶变换轮廓术等方法相比，相移法测量精度相对较高，广泛应用于锡膏厚度检测、产品质量检测等领域。
现有技术中，结构光三维重建中传统测量方法只是将光栅投影装置倾斜放置，采集相机正对投影光栅条纹拍摄，此结构所投光栅条纹时，由于投影镜头景深以及投影画幅近大远小的限制，实际投影出的光栅条纹左右是不等间距的，且整个画幅清晰度不一样，增加了三维重建时的相移误差和累计误差，从而降低了测量时的重复精度。
发明内容
本发明提供一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，以实现将投影装置倾斜放置时，投影装置可以投影出等间距等周期的条纹，提高了三维重建的精度。
为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种光栅片，包括：基板本体；
所述基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，所述第一方向与所述第二方向垂直；沿所述第一方向所述基板本体设置有多个条纹，多个所述条纹的宽度沿所述第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿所述第一方向依次增加，多个所述条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过。
根据本发明的一个实施例，沿所述第一方向，多个所述条纹透过的光斑的轮廓为波浪形状。
根据本发明的一个实施例，每个所述条纹为矩形条纹。
根据本发明的一个实施例，每个所述条纹包括多个菱形图案，多个所述菱形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述菱形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述棱形图案的长轴与所述第一方向平行。
根据本发明的一个实施例，每个所述条纹包括多个椭圆形图案，多个所述椭圆形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述椭圆形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述椭圆形图案的长轴与所述第一方向平行。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种结构光三维重建的投影装置，包括如前所述的光栅片，还包括：
光源，用于出射投影光束；
准直透镜，位于所述投影光束所在的光路上，用于准直所述投影光束，形成准直投影光束；
匀光透镜，位于所述准直投影光束所在的光路上，用于均匀化所述准直投影光束，形成均匀投影光束；
所述光栅片位于所述均匀投影光束所在的光路上，用于将所述均匀投影光束形成波浪形状条纹；
投影镜头，位于所述波浪形状条纹所在的光路上，所述投影镜头用于将所述波浪形状条纹投影出等间距等周期的正弦相移条纹。
根据本发明的一个实施例，所述结构光三维重建的投影装置还包括：压电陶瓷促动器，位于所述光栅片的一侧，用于促动所述光栅片沿第一方向以周期的预设倍数移动，其中，所述正弦相移条纹中一个黑条纹与一个白条纹沿所述第一方向的宽度之和为一个周期。
根据本发明的一个实施例，所述投影镜头的物平面、像平面和所述投影镜头所述在的平面相交于一条直线，其中，所述光栅片位于所述投影镜头的物平面上，承载被测物的平面位于所述像平面上。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种结构光三维重建的测量装置，包括至少一个如前所述的结构光三维重建的投影装置；
至少一个所述结构光三维重建的投影装置位于被测物的斜上方；
还包括：采集相机，所述采集相机位于所述被测物的正上方；
其中，所述结构光三维重建的投影装置向所述被测物投射等间距等周期的正弦相移条纹，所述正弦相移条纹被所述被测物反射形成携带所述被测物表面轮廓信息的光束，所述采集相机用于采集所述携带所述被测物表面轮廓信息的光束，并根据所述携带所述被测物表面轮廓信息的光束还原被测物表面轮廓信息。
根据本发明的一个实施例，一种结构光三维重建的测量装置包括多个如前所述的结构光三维重建的投影装置，多个所述的结构光三维重建的投影装置以所述采集相机为中心点均匀对称分布。
根据本发明实施例提出的光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，其中，光栅片包括：基板本体；基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，第一方向与第二方向垂直；沿第一方向基板本体设置有多个条纹，多个条纹的宽度沿第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿第一方向依次增加，多个条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过，将投影装置倾斜放置时，经过结构光三维重建的投影装置可投影出等间距等周期的正弦相移条纹，提高了三维重建的精度。
附图说明
图1是本发明实施例提出的光栅片的结构示意图；
图2是本发明实施例提出的光栅片的应用结构示意图；
图3是本发明一个实施例提出的光栅片的结构示意图；
图4是图3中B部分的放大示意图；
图5是本发明另一个实施例提出的光栅片的结构示意图；
图6是本发明实施例提出的结构光三维重建的投影装置的结构示意图；
图7是本发明一个实施例提出的结构光三维重建的投影装置的结构示意图；
图8是本发明另一个实施例提出的结构光三维重建的投影装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提出的结构光三维重建的测量装置的结构示意图；
图10是本发明一个实施例提出的结构光三维重建的测量装置中四步相移的示意图；
图11是本发明一个实施例提出的结构光三维重建的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提出的光栅片的结构示意图。如图1所示，该光栅片，包括：基板本体1；
基板本体1包括与第一方向平行的一边11，与第二方向平行的另一边12，第一方向与第二方向垂直；沿第一方向基板本体1设置有多个条纹13，多个条纹13的宽度沿第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿第一方向依次增加，多个条纹13用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过。
图1中仅为光栅片1的示意图，并不代表真实的光栅片1，真实的光栅片1的条纹13会很多很密集。仅以图1来示意，在图1中可以看出，多个条纹13为白色，相邻条纹之间的间隔为黑色，白色条纹用于光线透过，黑色间隔用于阻挡光线透过，沿第一方向白色条纹13的宽度依次增加，沿第一方向黑色条纹的宽度依次增加，这样，如图2所示，投影镜头2沿第一方向设置，透过光栅片1白色条纹13的光经过投影镜头2之后，可以在投影平面上呈现出等间距等周期的黑白相间的条纹。
原因在于，光栅片1靠左的部分白色条纹宽度较窄，并且间隔密集，经过投影镜头2投影之后投影到右侧，由于右侧距离较投影镜头远，进而本身间隔密集且宽度较窄的白色条纹投影之后，变得宽度较宽，也比较稀疏。光栅片1靠右的部分白色条纹宽度较宽，并且间隔稀疏，经过投影镜头2投影之后投影到左侧，由于左侧距离较投影镜头近，进而本身间隔稀疏且宽度较宽的白色条纹投影之后，变得宽度较窄，也比较密集。由此，可以在投影平面上呈现出等间距等周期的黑白相间的条纹。
根据本发明的一个实施例，沿第一方向，多个条纹13透过的光斑的轮廓为波浪形状。
如图1所示，每个条纹13为矩形条纹，那么透过的光斑的轮廓为方波形状。
根据本发明的一个实施例，如图3和图4所示，每个条纹13包括多个菱形图案，多个菱形图案沿第二方向逐个相接排列形成条纹，其中，每个菱形图案的短轴与第二方向平行，每个棱形图案的长轴与第一方向平行。其中，每个条纹13透过的光斑的轮廓为锯齿波形，菱形图案的越扁平，透过投影镜头2形成的光栅条纹的正弦性就越好。正弦性越好是指透过投影镜头2形成的光栅条纹的灰度按正弦性分布。
根据本发明的一个实施例，如图5所示，每个条纹包括多个椭圆形图案，多个椭圆形图案沿第二方向逐个相接排列形成条纹，其中，每个椭圆形图案的短轴与第二方向平行，每个椭圆形图案的长轴与第一方向平行。其中，每个条纹13透过的光斑的轮廓为类正弦波形。
可以理解的是，沿第一方向，矩形白色条纹的透过的光斑的轮廓为方波形状，经投影镜头2离焦之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。菱形图案的白色条纹的透过的光斑的轮廓为锯齿波形，经投影镜头2投影之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。椭圆形图案的白色条纹的透过的光斑的轮廓为类正弦波形，经投影镜头2投影之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。沿第一方向，可以将白色条纹中所包括的小图案设计的越接近正弦图像(还可以设置其他类型的小图案，本发明对此不作具体限制)，投影镜头2投影出的光栅条纹正弦性越好(条纹沿第一方向的灰度分布越接近正弦)，进而结构光三维重建的待测物的轮廓越精准。其中，基板本体1可以为玻璃，小图案形成的方式可以用蚀刻的方式形成。
图6是本发明实施例提出的结构光三维重建的投影装置的结构示意图。如图6所示，该投影装置100包括如前的光栅片1，还包括：
光源3，用于出射投影光束；
准直透镜4，位于投影光束所在的光路上，用于准直投影光束，形成准直投影光束；
匀光透镜5，位于准直投影光束所在的光路上，用于均匀化准直投影光束，形成均匀投影光束；
光栅片1位于均匀投影光束所在的光路上，用于将均匀投影光束形成波浪形状条纹；
投影镜头2，位于波浪形状条纹所在的光路上，投影镜头用于将波浪形状条纹投影出等间距等周期的正弦相移条纹。
其中，光源3可以为LED光源，用作投影装置100的光源；准直透镜4由一至两片非球面透镜组成，用于发散的LED光源的准直；匀光透镜5，可以为毛玻璃，使LED光源均匀的照射光栅片1；其中，光栅片1刻有不等间距条纹，用于产生等间距分布的正弦相移条纹，投影镜头2，用于斜投状态下获得全画幅清晰的正弦相移条纹分布。
如图1所示，每个条纹13为矩形条纹，那么透过的光斑的轮廓为方波形状。
根据本发明的一个实施例，如图3和图4所示，每个条纹13包括多个菱形图案，多个菱形图案沿第二方向逐个相接排列形成条纹，其中，每个菱形图案的短轴与第二方向平行，每个棱形图案的长轴与第一方向平行。其中，每个条纹13透过的光斑的轮廓为锯齿波形，菱形图案的越扁平，透过投影镜头2形成的光栅条纹的正弦性就越好。正弦性越好是指透过投影镜头2形成的光栅条纹的灰度按正弦性分布。
根据本发明的一个实施例，如图5所示，每个条纹包括多个椭圆形图案，多个椭圆形图案沿第二方向逐个相接排列形成条纹，其中，每个椭圆形图案的短轴与第二方向平行，每个椭圆形图案的长轴与第一方向平行。其中，每个条纹13透过的光斑的轮廓为类正弦波形。
可以理解的是，光栅片1沿第一方向，矩形白色条纹的透过的光斑的轮廓为方波形状，经投影镜头2离焦之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。菱形图案的白色条纹的透过的光斑的轮廓为锯齿波形，经投影镜头2投影之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。椭圆形图案的白色条纹的透过的光斑的轮廓为类正弦波形，经投影镜头2投影之后，可以获得正弦性较好的光栅条纹。沿第一方向，可以将白色条纹中所包括的小图案设计的越接近正弦图像(还可以设置其他类型的小图案，本发明对此不作具体限制)，投影镜头2投影出的光栅条纹正弦性越好(条纹沿第一方向的灰度分布越接近正弦)，进而结构光三维重建的待测物的轮廓越精准。其中，基板本体1可以为玻璃，小图案形成的方式可以用蚀刻的方式形成。
基于此，经过投影镜头2之后，可以获得正弦性好的等间距等周期的正弦相移条纹，进而，结构光三维重建的待测物的轮廓越精准。
根据本发明的一个实施例，如图7所示，结构光三维重建的投影装置100还包括：压电陶瓷促动器6，位于光栅片1的一侧，用于促动光栅片1沿第一方向以周期的预设倍数移动，其中，正弦相移条纹中一个黑条纹与一个白条纹沿第一方向的宽度之和为一个周期。
在结构光三维重建过程中，一般使用相移法，有四步相移法，六步相移法、八步相移法等，当采用四步相移法时，压电陶瓷促动器6用于促动光栅片1沿第一方向以1/4周期移动，当采用六步相移法时，压电陶瓷促动器6用于促动光栅片1沿第一方向以1/6周期移动，当采用八步相移法时，压电陶瓷促动器6用于促动光栅片1沿第一方向以1/8周期移动。其中，通过给压电陶瓷促动器6施加不同的电压，来精确控制光栅片1的相移。使得投影装置100更加自动化，智能化。从而进行结构光三维重建获取物体的三维形貌更加精准。
根据本发明的一个实施例，如图8所示，投影镜头2的物平面、像平面和投影镜头2在的平面相交于一条直线，其中，光栅片1位于投影镜头的物平面上，承载被测物的平面位于像平面上。
根据沙姆原理，当投影镜头2的物平面、像平面和投影镜头2在的平面相交于一条直线时，可以解决由于斜投影时，投影镜头2景深小所造成的投影画幅左右清晰度不一致的问题。进而，光栅片1位于投影镜头2的物平面上，承载被测物的平面位于像平面上，可以使得投影镜头2在被测物所在的平面上投影出最清晰的条纹。
图9是本发明实施例提出的结构光三维重建的测量装置的结构示意图。如图9所示，该测量装置200包括至少一个如前的结构光三维重建的投影装置100；
至少一个结构光三维重建的投影装置100位于被测物的斜上方；
还包括：采集相机300，采集相机300位于被测物的正上方；
其中，结构光三维重建的投影装置100向被测物投射等间距等周期的正弦相移条纹，正弦相移条纹被被测物反射形成携带被测物表面轮廓信息的光束，采集相机300用于采集携带被测物表面轮廓信息的光束，并根据携带被测物表面轮廓信息的光束还原被测物表面轮廓信息。
以一个结构光三维重建的投影装置100为例，使用四步相移法来计算被测物表面的轮廓信息。
具体来说，投影装置100利用准直透镜4、匀光透镜5，将LED光3发出的不均匀发散光，准直匀化后照射至光栅片1。
光栅片1通过光刻工艺在玻璃板上蚀刻出不等间距分布的光栅条纹，为了使投影获得更好的灰度正弦光栅条纹分布，光刻图案中的条纹为菱形分布，如图3所示，其中的黑白条纹是由许多小的菱形并排排列的图案，放大效果如图4所示，各列条纹中的菱形宽度不一样，且是逐渐变化的。这样可以解决由于斜投影时，由于投影镜头成像近小远大所造成的左右条纹间距不一样的问题。
光栅片1与投影镜头2之间有倾斜角度，以使之符合沙姆定律，如图8所示，物平面、镜头平面、成像平面，这三个平面都相交于某一条直线，可以解决由于斜投影时，由于投影镜头景深小所造成投影画幅左右清晰度不一致的问题。
压电陶瓷促动器6推动光栅片1进行沿第一方向移动，若使用四步相移法进行三维重建，则压电陶瓷促动器6推动光栅片1每次移动的距离为光栅条纹间距(其中，光栅条纹间距为投影镜头2投影至被测物表面的正弦相移条纹的间距)的四分之一，通过四次移动，获取四张条纹图像，近而获得每个位置的相位信息。
其中，将经过相位编码后的光栅条纹投影到被测物表面，采集相机300获取经物体高度调制后的变形图像，该图像像素点的灰度值可以表示为：
Figure BDA0003001965140000111
其中，I(x,y)为变形图像对应物体(x,y)点处的灰度值；A(x,y)为环境光的光强；B(x,y)为投影光强相关的光波振幅值；
Figure BDA0003001965140000112
为点(x,y)对应的相位值；θ为相移条纹的相移量。
通常采用四副相位变化图的四步相移法，相移条纹每次移动
Figure BDA0003001965140000113
个周期，即每次相移
Figure BDA0003001965140000114
四步相移的四张条纹图像(如图10所示)，其表达式如下：
Figure BDA0003001965140000115
Figure BDA0003001965140000116
Figure BDA0003001965140000117
Figure BDA0003001965140000121
联立4个方程式，可以求解出(x,y)处的相位值：
Figure BDA0003001965140000122
由于相位计算中用到了反正切函数，因而得到的相位值范围是[-π,π]，这样的相位叫包裹相位或截断相位，为了重建连续的相位分布，需要将包裹相位展开。通常通过比较相邻两个像素点的截断相位值，通过加减2kπ来恢复连续的相位。
相位到高度的映射如图9所示，测量点D点高度与相位的关系为：
Figure BDA0003001965140000123
其中，λ为条纹间隔，
Figure BDA0003001965140000124
为点A和点C的相位差。
根据本发明的一个实施例，一种结构光三维重建的测量装置200包括多个如前的结构光三维重建的投影装置100，多个的结构光三维重建的投影装置100以采集相机300为中心点均匀对称分布。
以四个投影装置100为例，如图11所示，结构光三维重建中传统测量方法只是将投影装置100倾斜放置，采集相机300正对投影光栅条纹拍摄。但此结构所投光栅条纹时，由于投影镜头2景深的限制，整个画幅清晰度不一样，增加了三维重建时的测量误差，从而降低了测量时的重复精度；由于投影装置100与物体之间存在一定的角度关系，单个投影装置很难测量到物体的每个位置，造成物体某些高度信息的缺失。采用多个投影装置100可以对物体进行360度无死角的三维重建测量，测量精度更高且更准确。
使用投影装置100，向测量平面投射经过校正的相位编码条纹，使得测量平面内的条纹在全画幅内清晰且宽度相等，依次控制四个投影装置100分别投影四幅图像；使用采集相机300，获取经过高度调制的相位编码条纹图像，分别根据四个投影装置100对应的图像，重建四幅高度图；
根据投影装置100安装的位置与采集到的图像，得到高度图中有遮挡的噪声区域和无遮挡的真实高度区域，剔除遮挡区域的噪声，将四幅高度图中无遮挡的真实高度区域按照像素位置融合，得到完整而准确的高度图。进而使用四个沙姆投影装置100形成的四个梯形视野，能够有效扩大高度测量的视野范围。
其中，投影装置100可以安装在转台301上，整个投影装置100可以通过转台301旋转，整体的投影装置100可以通过支架固定在安装平台302上。
需要说明的是，可以根据需求来设置投影装置100的个数，比如被测物较宽较大可以多设置几个投影装置100，如果被测物较小，可以仅用一两个投影装置100即可，只要满足被测物的表面均被照射，均被采集相机200采集即可。
基于此，通过将光栅片1设置为沿第一方向的白色条纹的宽度依次增加，使得投影镜头2投影之后，形成等间距等周期的正弦性好的相移条纹，避免了由于投影镜头2成像远近不同造成的投影的相移条纹的宽度不同；通过将光栅片1设置在投影镜头2的物平面上，将被测物设置在投影镜头2的像平面上，使得投影装置100构成沙姆斜投投影装置，从而避免了由于投影镜头2景深不同造成的投影的清晰度不同；通过设置多个投影装置100，可以全面获取被测物表面的信息，避免了使用单个投影装置100捕捉不全被测物的信息。
综上所述，根据本发明实施例提出的光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，其中，光栅片包括：基板本体；基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，第一方向与第二方向垂直；沿第一方向基板本体设置有多个条纹，多个条纹的宽度沿第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度相同，多个条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过，将投影装置倾斜放置时，经过结构光三维重建的投影装置可投影出等间距等周期的正弦相移条纹，提高了三维重建的精度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光栅片，其特征在于，包括：基板本体；
所述基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，所述第一方向与所述第二方向垂直；沿所述第一方向所述基板本体设置有多个条纹，多个所述条纹的宽度沿所述第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿所述第一方向依次增加，多个所述条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过，所述光栅片刻有不等间距的所述条纹，用于产生等间距分布的正弦相移条纹。
2.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于，沿所述第一方向，多个所述条纹透过的光斑的轮廓为波浪形状。
3.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，每个所述条纹为矩形条纹。
4.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，每个所述条纹包括多个菱形图案，多个所述菱形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述菱形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述菱形图案的长轴与所述第一方向平行。
5.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，每个所述条纹包括多个椭圆形图案，多个所述椭圆形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述椭圆形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述椭圆形图案的长轴与所述第一方向平行。
6.一种结构光三维重建的投影装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的光栅片，还包括：
光源，用于出射投影光束；
准直透镜，位于所述投影光束所在的光路上，用于准直所述投影光束，形成准直投影光束；
匀光透镜，位于所述准直投影光束所在的光路上，用于均匀化所述准直投影光束，形成均匀投影光束；
所述光栅片位于所述均匀投影光束所在的光路上，用于将所述均匀投影光束形成波浪形状条纹；
投影镜头，位于所述波浪形状条纹所在的光路上，所述投影镜头用于将所述波浪形状条纹投影出等间距等周期的正弦相移条纹。
7.根据权利要求6所述的结构光三维重建的投影装置，其特征在于，还包括：压电陶瓷促动器，位于所述光栅片的一侧，用于促动所述光栅片沿第一方向以周期的预设倍数移动，其中，所述正弦相移条纹中一个黑条纹与一个白条纹沿所述第一方向的宽度之和为一个周期。
8.根据权利要求6所述的结构光三维重建的投影装置，其特征在于，所述投影镜头的物平面、像平面和所述投影镜头所述在的平面相交于一条直线，其中，所述光栅片位于所述投影镜头的物平面上，承载被测物的平面位于所述像平面上。
9.一种结构光三维重建的测量装置，其特征在于，包括至少一个如权利要求6-8任一项所述的结构光三维重建的投影装置；
至少一个所述结构光三维重建的投影装置位于被测物的斜上方；
还包括：采集相机，所述采集相机位于所述被测物的正上方；
其中，所述结构光三维重建的投影装置向所述被测物投射等间距等周期的正弦相移条纹，所述正弦相移条纹被所述被测物反射形成携带所述被测物表面轮廓信息的光束，所述采集相机用于采集所述携带所述被测物表面轮廓信息的光束，并根据所述携带所述被测物表面轮廓信息的光束还原被测物表面轮廓信息。
10.根据权利要求9所述的结构光三维重建的测量装置，其特征在于，包括多个所述的结构光三维重建的投影装置，多个所述的结构光三维重建的投影装置以所述采集相机为中心点均匀对称分布。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117255183B (zh) * 2023-11-13 2024-03-29 宜宾市极米光电有限公司 投影方法和投影设备
CN117274352B (zh) * 2023-11-17 2024-02-06 四川川大智胜软件股份有限公司 一种三维重建系统、相位计算方法和三维重建方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564347A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于达曼光栅的物体三维轮廓测量装置及测量方法
CN105487243A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 成都工业学院 基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置
CN205940482U (zh) * 2016-06-30 2017-02-08 苏州图锐智能科技有限公司 一种产品3d检测系统
CN107111084A (zh) * 2015-01-10 2017-08-29 镭亚股份有限公司 偏振混合光导及使用其的基于多波束光栅的背光
CN207198374U (zh) * 2017-05-10 2018-04-06 深圳大学 一种光纤布拉格啁啾相移光栅及其制作设备
CN108470596A (zh) * 2017-02-08 2018-08-31 株式会社岛津制作所 衍射光栅的制造方法
CN109458954A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 电子科技大学 一种余弦条纹场投射模块
CN109781033A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 杭州晶耐科光电技术有限公司 一种透明材质三维轮廓重构的深紫外结构光精密检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL136849A (en) * 2000-06-18 2004-09-27 Beamus Ltd Optical dynamic devices particularly for beam steering and optical communication

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564347A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于达曼光栅的物体三维轮廓测量装置及测量方法
CN107111084A (zh) * 2015-01-10 2017-08-29 镭亚股份有限公司 偏振混合光导及使用其的基于多波束光栅的背光
CN105487243A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 成都工业学院 基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置
CN205940482U (zh) * 2016-06-30 2017-02-08 苏州图锐智能科技有限公司 一种产品3d检测系统
CN108470596A (zh) * 2017-02-08 2018-08-31 株式会社岛津制作所 衍射光栅的制造方法
CN207198374U (zh) * 2017-05-10 2018-04-06 深圳大学 一种光纤布拉格啁啾相移光栅及其制作设备
CN109458954A (zh) * 2018-12-12 2019-03-12 电子科技大学 一种余弦条纹场投射模块
CN109781033A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 杭州晶耐科光电技术有限公司 一种透明材质三维轮廓重构的深紫外结构光精密检测装置

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