CN114442345B - 一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，包括垂直腔面发射激光器、准直透镜、液晶扩束光电器件、自适应驱动装置、图像处理装置和红外光接收器；所述垂直腔面发射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上，液晶盒在自适应驱动装置输出的脉冲信号控制下，切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面；红外光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈光。本发明可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本。

Description

一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法

技术领域

本发明涉及3D传感技术领域，具体而言涉及一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法。

背景技术

近年来，3D摄像，3D人脸识别及3D显示在越来越多的领域得到了广泛的应用，各类3D技术和产品市场热度也越来越高，3D技术作为人工智能领域必要的传感器技术，经历了多年的基础技术和应用发展后，开始快速发展。3D传感器在人工智能应用潜力巨大。目前传统只能利用2D高速摄像机采集平面视频数据，2D数据处理分析不仅量大且精度不高，3D传感和光学标志点结合的技术可显著的从时效性、便捷性、数据完整及准确性上得到大幅度的提升。

现有结构光模式的3D识别技术结构复杂，现有的主流近距离高精度3D识别技术主要以结构光成像为主，如图1所示，苹果iPhone X所用到的结构光相关模组，主要是由两个发射基(TX)散斑光源和泛光光源，以及一个接收基(RX)红外摄像头组成。识别时先通过泛光源投射和红外摄像头接收获取目标物体或者人脸的轮廓信息，再使用一组结构化的散斑点光源投射到被测物体表面，该红外摄像头接收后通过算法获得其深度信息。两种图形信息在一定时间内通过时序控制快速交替获取，结合特定图形算法，实现了目标物体或者人脸3D信息的采集和构建，用以识别。由此可知，传统的3D结构光需要使用散斑光源和泛光光源两组独立的红外光源。

目前市场上的红外/3D摄像头，例如FaceID人脸识别摄像头模组采用的红外3D摄像头多为双光源或多光源结构采样模式，分别摄取轮廓、深度等信息再通过数据整合来实现3D拍摄工作，结构复杂，成本高。因此，现有结构光方案的红外光光源结构模组共需要两组VCSEL激光器，成本相对较高，空间体积大，在手机等体积受限的产品内，会增加屏幕上方的非显示区域的空间(通常说的“刘海区域”)，限制全面屏手机的发展，不管是从趋势还是美观角度考虑上，模组小型化、低成本、低功耗的需求势在必行。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法，应用于红外/3D摄像光源组件的结构光源输出调光部件，用于3摄像光源组件时，可将现有3D光源结构的液晶切换和DOE，以及ITO电路保护功能整合到一起，可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，所述自适应传感系统包括垂直腔面发射激光器、准直透镜、液晶扩束光电器件、自适应驱动装置、图像处理装置和红外光接收器；

所述液晶扩束光电器件包括以聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料的液晶盒和制作在液晶盒一侧的DOE光衍射层；

所述垂直腔面发射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上，液晶盒在自适应驱动装置输出的脉冲信号控制下，切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面；红外光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈光；

所述图像处理装置对红外光接收器接收到的反馈光进行处理，生成相应的红外图像数据；

所述自适应驱动装置对图像处理装置生成的红外图像数据进行分析，计算得到环境参数和图像清晰度，以环境参数为控制信息，对垂直腔面发射激光器的输出功率进行调节，再结合调节后的输出功率和图像清晰度对液晶介质的雾度等级进行微调。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述液晶盒包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层、破损检知层和DOE光衍射层；

所述上基板层和下基板层采用透明玻璃；所述液晶层通过框胶密封填充在上基板层和下基板层之间，上导电层设置在上基板层临近液晶层的一侧，下导电层设置在下基板层临近液晶层的一侧；破损检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧，与上导电层之间间隔着绝缘层；DOE层设置在下基板层远离液晶层的一侧。

进一步地，所述破损检知层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电电极条。

进一步地，所述液晶盒的尺寸小于10mm*10mm；所述液晶盒采用单像素电极结构。

进一步地，所述上导电层、下导电层和绝缘层的膜厚根据垂直腔面发射激光器的发射波段进行增透设置；所述上基板层和下基板层外侧制备有红外增透层镀膜。

进一步地，所述自适应驱动装置包括亮度计算模块、功率调整模块、图像清晰度计算模块和雾度等级调整模块；

所述亮度计算模块在预设时段T内连续采集若干帧当前雾度等级ω_T下的图像亮度数据序列t∈T，结合当前雾度等级ω_T和当前垂直腔面发射激光器的输出功率F_T对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数；

所述功率调整模块调用内置的功率调整函数，计算得到下一个时段的垂直腔面发射激光器的输出功率F_T+1＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数；

所述图像清晰度计算模块用于对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

所述雾度等级调整模块结合调节后的输出功率F_T+1和当前雾度等级ω_T，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到下一个时段的雾度等级否则，维持原雾度等级。

基于前述自适应传感系统，本发明还提及一种液晶扩束光电器件的自适应传感方法，所述自适应传感方法包括以下步骤：

s1，驱使垂直腔面发射激光器发射激光束，激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上；

S2，将液晶盒切换成扩散态，维持上一个采集周期的雾度等级ω_T-1，使经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的扩束后的泛光，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第一反馈光，获取待检测物体的初始轮廓灰度图；

S3，对液晶盒的雾度等级和垂直腔面发射激光器的输出功率进行自适应调整，包括以下子步骤：

S31，连续采集若干帧雾度等级ω_T-1下的图像亮度数据序列t∈T，结合雾度等级ω_T-1和上一个采集周期垂直腔面发射激光器的输出功率F_T-1对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数；

S32，调用内置的功率调整函数，计算得到当前采集周期的垂直腔面发射激光器的输出功率FT＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数；

S33，对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

S34，结合调节后的输出功率F_T和雾度等级ω_T-1，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到当前采集周期的雾度等级否则，维持上一个采集周期的雾度等级，令ω_T＝ω_T-1；ω_min是预设的清晰度阈值；

S4，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第二反馈光，重新获取待检测物体的轮廓灰度图；

S5，将液晶盒切换清空态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第三反馈光，获取待检测物体的深度点云图；

S6，结合步骤S4中的待检测物体的轮廓灰度图和步骤S5中的深度点云图，完成对待检测物体的识别。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法，应用于红外/3D摄像光源组件的结构光源输出调光部件，用于3D摄像光源组件时，可将现有3D光源结构的液晶切换和DOE，以及ITO电路保护功能整合到一起，可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本。

第二，本发明的一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法，可以通过切换光阀调节衍射光组件以获取不同的光源输出结构，从而减少多光源结构组件，使得3D摄像系统简化了光源模块结构，实现了结构集成化，成本降低，可以应用到各类使用3D摄像组件的设备中，如手机、PAD、智能机器人等等。

第三，本发明的一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法，根据反馈的红外图像对垂直腔面发射激光器的输出功率和液晶盒的雾态等级进行自适应调整，在清晰度满足预设清晰度阈值的前提下，尽可能地降低垂直腔面发射激光器的输出功率，减少液晶盒的切换频率，减少功耗，使其更适用于移动端。

附图说明

图1是本发明的苹果iPhone X所用到的结构光相关模组的结构示意图。

图2是本发明的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统的结构示意图。

图3是本发明的液晶扩束光电器件的结构示意图。

图4是本发明的破损检知走线原理图。

图5是本发明的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统的识别原理示意图。

图6是本发明的自适应驱动装置的调整原理示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图2是本发明的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统的结构示意图。参见图2，该自适应传感系统包括垂直腔面发射激光器、准直透镜、液晶扩束光电器件、自适应驱动装置、图像处理装置和红外光接收器。

液晶扩束光电器件包括以聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料的液晶盒和制作在液晶盒一侧的DOE光衍射层。

垂直腔面发射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上，液晶盒在自适应驱动装置输出的脉冲信号控制下，切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面；红外光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈光。

图像处理装置对红外光接收器接收到的反馈光进行处理，生成相应的红外图像数据。

自适应驱动装置对图像处理装置生成的红外图像数据进行分析，计算得到环境参数和图像清晰度，以环境参数为控制信息，对垂直腔面发射激光器的输出功率进行调节，再结合调节后的输出功率和图像清晰度对液晶介质的雾度等级进行微调。

下面结合附图对本实施例的优选技术方案进行详细阐述。

一、液晶扩束光电器件

图3是本发明的液晶扩束光电器件的结构示意图。液晶扩束光电器件包含一个上基板层，一个上导电层，一个液晶层、一个下导电层、一个下基板层。通过封闭胶将上导电层与下导电层之间的液晶层封闭，在该上基板层的上表面或该下基板层的下表面还可以压印或者蚀刻DOE衍射结构或者贴合一个DOE衍射玻璃。其中任一基板的导电层还可以设计一个破损检测专用的电极结构。上、下基板层的材质选自光学玻璃，导电层的材质可以为ITO、纳米银或石墨烯等。目前实用的主流材料为ITO。

液晶扩束光电器件中的液晶介质采用聚合物网络液晶(PNLC)或者多稳态液晶(MSLC)实现。其中PNLC体系主要是以聚合物做为辅助定向，调整液晶乱序旋转排列形成晶畴的双折射来实现光线散射，再通过外部电场驱动液晶的排列方向的变化，实现散光态光源和透光态光源的切换能力。

而MSLC有很好的扩散能力，相比于PNLC只能保持常黑(断电散射态)或者常白模式(断电透明态)，MSLC技术可以在两态之间保持稳定，完全不需要电来维持。因为MSLC在零场条件下存在多个分子畴稳定态，通过向向列相液晶材料中添加近晶相液晶材料和导电性离子，配合合适的驱动波形而获得。当施加低频电场驱动时，离子运动扰乱液晶的均匀排列层状结构，形成一个个尺寸大小不同的畴，畴内液晶分子指向矢方向不同，在畴的界面处形成散射(暗态)，通过选择合适的离子及不同离子浓度，即可方便地调节暗态时散射效果。当对扩散片上下表面电极施加高频电场驱动时，液晶分子会顺着电场方向排列，指向矢一致，从而光线透过形成透明态(亮态)。由于近晶相液晶特殊的分子结构和相对较大的粘度，散射态和透明态在撤去电压后都可以稳定存在。

对于液晶扩束光电器件，无论在透过态还是扩散态，透过率指标都非常重要，因此无论是导电层还是绝缘层的膜厚，都需要针对红外波段做优化。在没有功能层的玻璃表面，需要增加红外增透层镀膜。

破损检知层也可以设计在上玻璃基板的上层，设计上可以减少一层绝缘层，减少一次镀膜和蚀刻的工艺，但是在后续加工过程中，存在因与其它加工平台接触而导致磨损划伤的风险，另外也会增加后续导电线路连接的难度。该液晶扩散片为单像素电极结构，屏上驱动线路不多，上基板上只需要一根驱动信号线即可，因此破损检知线路也有可能和驱动信号线路设计在同一层，如图4所示(通常玻璃破损都是从边缘开始，因此只要玻璃开始在边缘有裂纹，即会导致破损检知线断路，即破损被检知)。如采用这一设计，则可减少两次镀膜及蚀刻工艺，降低工艺成本。具体的走线设计方式将根据实际器件尺寸要求做进一步优化。

二、自适应驱动装置

参见图6，自适应驱动装置包括亮度计算模块、功率调整模块、图像清晰度计算模块和雾度等级调整模块。

亮度计算模块在预设时段T内连续采集若干帧当前雾度等级ω_T下的图像亮度数据序列t∈T，结合当前雾度等级ω_T和当前垂直腔面发射激光器的输出功率F_T对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数。

功率调整模块调用内置的功率调整函数，计算得到下一个时段的垂直腔面发射激光器的输出功率F_T+1＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数。

图像清晰度计算模块用于对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

雾度等级调整模块结合调节后的输出功率F_T+1和当前雾度等级ω_T，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到下一个时段的雾度等级否则，维持原雾度等级。

本实施例的自适应传感系统主要应用于移动端，除了结构成本之外，还需要考虑功耗的问题。对于本实施例的自适应传感器系统，两个主要的功耗源分别是垂直腔面发射激光器的输出功率和液晶盒状态切换时的功耗损耗。因此，本实施例的的自适应驱动装置的自适应驱动方法是在TX(VCSEL发射基)发出红外光后，RX(CMOS接收基)接收红外光图像，然后处理器根据图像亮度等信息可以自动调节TX发射功率以适应拍摄环境以及被测物体距离，也可根据图像清晰度等信息自动调节该光电器件的雾度指标，从而使得应用场景更加灵活。自适应驱动方法包括以下步骤：

1)VCSEL启动，TX输出红外泛光照明设别目标物体轮廓。

2)红外接收器RX接收红外光信息。

3)处理器分析所接收的红外光信息生成红外图像，分析环境参数为控制信息，并输出控制信息至逻辑控制器。

4)逻辑控制器通过输入的控制信息控制所述VCSEL发射器驱动装置调节输出的驱动参数至执行终端。

本实施例的自适应驱动装置根据反馈的红外图像对垂直腔面发射激光器的输出功率和液晶盒的雾态等级进行自适应调整，在清晰度满足预设清晰度阈值的前提下，尽可能地降低垂直腔面发射激光器的输出功率，减少液晶盒的切换频率，减少功耗，使其更适用于移动端。

三、传感检测原理

参见图5，基于前述自适应传感系统，本实施例还提及一种液晶扩束光电器件的自适应传感方法，自适应传感方法包括以下步骤：

S1，驱使垂直腔面发射激光器发射激光束，激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上。

S2，将液晶盒切换成扩散态，维持上一个采集周期的雾度等级ω_T-1，使经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的扩束后的泛光，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第一反馈光，获取待检测物体的初始轮廓灰度图。

S3，对液晶盒的雾度等级和垂直腔面发射激光器的输出功率进行自适应调整，包括以下子步骤：

S31，连续采集若干帧雾度等级ω_T-1下的图像亮度数据序列t∈T，结合雾度等级ω_T-1和上一个采集周期垂直腔面发射激光器的输出功率F_T-1对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数。

S32，调用内置的功率调整函数，计算得到当前采集周期的垂直腔面发射激光器的输出功率FT＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数。

S33，对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

S34，结合调节后的输出功率F_T和雾度等级ω_T-1，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到当前采集周期的雾度等级否则，维持上一个采集周期的雾度等级，令ω_T＝ω_T-1；ω_min是预设的清晰度阈值。

S4，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第二反馈光，重新获取待检测物体的轮廓灰度图。

S5，将液晶盒切换清空态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第三反馈光，获取待检测物体的深度点云图。

S6，结合步骤S4中的待检测物体的轮廓灰度图和步骤S5中的深度点云图，完成对待检测物体的识别。

本实施例的基于液晶扩束光电期间的自适应传感系统，通过液晶电控扩束光电器件替代一路VCSEL泛光光源模组，通过研究一种新型液晶扩束光电器件，并优化其液晶配方、器件设计和驱动方案的光电性能，来取代现有深度相机中的垂直腔面发射激光器中的泛光源发射器，从智能手机终端小型化应用上提供了可靠且必要的关键硬件模组。且是一种低成本、小型化和低功耗的模组创新解决方案。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，其特征在于，所述自适应传感系统包括垂直腔面发射激光器、准直透镜、液晶扩束光电器件、自适应驱动装置、图像处理装置和红外光接收器；

所述液晶扩束光电器件包括以聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料的液晶盒和制作在液晶盒一侧的DOE光衍射层；

所述垂直腔面发射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上，液晶盒在自适应驱动装置输出的脉冲信号控制下，切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面；红外光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈光；

所述图像处理装置对红外光接收器接收到的反馈光进行处理，生成相应的红外图像数据；

所述自适应驱动装置对图像处理装置生成的红外图像数据进行分析，计算得到环境参数和图像清晰度，以环境参数为控制信息，对垂直腔面发射激光器的输出功率进行调节，再结合调节后的输出功率和图像清晰度对液晶介质的雾度等级进行微调；

所述自适应驱动装置包括亮度计算模块、功率调整模块、图像清晰度计算模块和雾度等级调整模块；

所述亮度计算模块在预设时段T内连续采集若干帧当前雾度等级ω_T下的图像亮度数据序列t∈T，结合当前雾度等级ω_T和当前垂直腔面发射激光器的输出功率F_T对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数；

所述功率调整模块调用内置的功率调整函数，计算得到下一个时段的垂直腔面发射激光器的输出功率F_T+1＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数；

所述图像清晰度计算模块用于对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

所述雾度等级调整模块结合调节后的输出功率F_T+1和当前雾度等级ω_T，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到下一个时段的雾度等级否则，维持原雾度等级。

2.根据权利要求1所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，其特征在于，所述液晶盒包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层和破损检知层；

所述上基板层和下基板层采用透明玻璃；所述液晶层通过框胶密封填充在上基板层和下基板层之间，上导电层设置在上基板层临近液晶层的一侧，下导电层设置在下基板层临近液晶层的一侧；破损检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧，与上导电层之间间隔着绝缘层；DOE光衍射层设置在下基板层远离液晶层的一侧。

3.根据权利要求2所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，其特征在于，所述破损检知层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电电极条。

4.根据权利要求1所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，其特征在于，所述液晶盒的尺寸小于10mm*10mm；所述液晶盒采用单像素电极结构。

5.根据权利要求2所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统，其特征在于，所述上导电层、下导电层和绝缘层的膜厚根据垂直腔面发射激光器的发射波段进行增透设置；所述上基板层和下基板层外侧制备有红外增透层镀膜。

6.一种基于权利要求1-5任一项中所述自适应传感系统的液晶扩束光电器件的自适应传感方法，其特征在于，所述自适应传感方法包括以下步骤：

S1，驱使垂直腔面发射激光器发射激光束，激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上；

S2，将液晶盒切换成扩散态，维持上一个采集周期的雾度等级ω_T-1，使经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的扩束后的泛光，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第一反馈光，获取待检测物体的初始轮廓灰度图；

S3，对液晶盒的雾度等级和垂直腔面发射激光器的输出功率进行自适应调整，包括以下子步骤：

S31，连续采集若干帧雾度等级ω_T-1下的图像亮度数据序列t∈T，结合雾度等级ω_T-1和上一个采集周期垂直腔面发射激光器的输出功率F_T-1对图像亮度数据序列/>进行处理，得到环境亮度数据序列/>ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数；

S32，调用内置的功率调整函数，计算得到当前采集周期的垂直腔面发射激光器的输出功率F_T＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数；

S33，对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列

S34，结合调节后的输出功率F_T和雾度等级ω_T-1，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到当前采集周期的雾度等级否则，维持上一个采集周期的雾度等级，令ω_T＝ω_T-1；ω_min是预设的清晰度阈值；

S4，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第二反馈光，重新获取待检测物体的轮廓灰度图；

S5，将液晶盒切换清空态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第三反馈光，获取待检测物体的深度点云图；

S6，结合步骤S4中的待检测物体的轮廓灰度图和步骤S5中的深度点云图，完成对待检测物体的识别。