CN116007527A - 一种测量方法以及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种测量方法以及测量系统，用于动态的对激光光束的传输方向进行偏转，以改变激光光束在待测物体表面上的成像，提高了通过激光光束测量待测物体的三维信息的准确性，所述方法包括：光源向二维光偏转模块发送激光光束；所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束，所述偏转后的激光光束照射在待测物体的表面，所述第一方向和所述第二方向在所述待测物体的表面上垂直，所述偏转后的激光光束用于获取所述待测物体的三维信息。

Description

一种测量方法以及测量系统

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种测量方法以及测量系统。

背景技术

结构光为实现三维成像的一种技术，结构光技术是指发送设备将结构光照射到三维物体表面上，该结构光具有提前设计好的图案。该结构光的图案可为离散光斑，条纹光，或编码结构光等。再使用相机对三维物体表面进行拍摄以获取测量图像。利用计算机对测量图像进行图像分析处理以获取三维物体的三维信息。基于三维物体的三维信息实现对三维物体的测量，识别和检测等。

但是，现有的结构光的图案是提前设计好的，无法根据待测的三维物体的不同情况，对结构光的图案进行调整。例如，若待测的三维物体和发送设备之间的间距较远，导致结构光照射到三维物体上的光强度较低，进而导致获取三维物体的三维信息的准确性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种测量方法以及测量系统，其能够动态的对激光光束的传输方向进行偏转，以改变激光光束在待测物体表面上的成像，提高了通过激光光束测量待测物体的三维信息的准确性。

本发明实施例第一方面提供了一种测量方法，所述方法包括：光源向二维光偏转模块发送激光光束；所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束，所述偏转后的激光光束照射在待测物体的表面，所述第一方向和所述第二方向在所述待测物体的表面上垂直，所述偏转后的激光光束用于获取所述待测物体的三维信息。

可见，因二维光偏转模块能够使得激光光束分别沿第一方向以及第二方向的偏转，保证了激光光束能够精准的照射到待测物体的表面上以成像，提高了获取待测物体的三维信息的准确性和适用范围。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束之后，所述方法还包括：图像采集设备拍摄所述待测物体以获取测量图像，所述测量图像包括所述偏转后的激光光束在所述测物体的表面上的成像；若处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度大于或等于预设值，则所述处理器根据所述测量图像测量所述待测物体的三维信息。

可见，在处理器确定来自图像采集设备的测量图像所包括的成像的光强度大于或等于预设值的情况下，说明测量图像所包括的成像足够的清楚，能够保证处理器根据测量图像获取待测物体的三维信息的准确性。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述图像采集设备拍摄所述待测物体以获取测量图像之后，所述方法还包括：若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度小于所述预设值，则所述处理器向所述二维光偏转模块发送偏转信息，所述偏转信息用于改变激光光束从所述二维光偏转模出射的角度。

可见，在处理器确定来自图像采集设备的测量图像所包括的成像的光强度小于预设值的情况下，说明测量图像所包括的成像不够的清楚，降低了基于测量图像获取待测物体三维信息的准确性，为此处理器指示二维光偏转模块重新获取测量图像，直至处理器能够获取到成像的光强度足够大的测量图像为止，以提高获取三维信息的准确性。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，图像采集设备的曝光时间的持续时长大于或等于二维光偏转模块的偏转时间的持续时长，且曝光时间的起始时刻早于或等于偏转时间的起始时刻。

可见，满足该条件的情况下，二维光偏转模块所出射的偏转后的激光光束，能够在图像采集设备的曝光时间内成像，避免对激光光束所成像的遗漏，提高了拍摄而成的激光光束的成像的准确性。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述二维光偏转模块包括第一光偏转器以及第二光偏转器，所述第一光偏转器和所述第二光偏转器分别用于沿不同的方向偏转所述激光光束，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束包括：所述第一光偏转器接收来自所述光源的所述激光光束；所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射照射在所述第二光偏转器上所述激光光束；所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

可见，该第一光偏转器能够沿第一方向偏转激光光束的传输方向，以调整激光光束在待测物体表面上所形成各个光斑的横坐标。而第二光偏转器能够沿第二方向偏转激光光束的传输方向，以调整激光光束在待测物体表面上所形成的各个光斑的纵坐标，通过第一光偏转器和第二光偏转器对激光光束的传输方向的偏转，保证了二维光偏转模块能够将激光光束成功地照射至待测物体表面上。通过测量图像所包括的激光光束的成像实现对待测物体的三维信息的测量，能够提高所测量的三维信息的精度以及效率。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：衍射光学元件DOE接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向排列的多个光斑；所述DOE向所述第二光偏转器发送所述多个光斑；所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

可见，基于DOE实现对激光光束的传输方向沿第一方向X的偏转，且因DOE是无源器件，可知，DOE对激光光束的偏转无需基于处理器的控制，降低了偏转激光光束沿第一方向的传输方向的过程中的功耗，而且提高了偏转激光光束的传输方向的效率。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述多个光斑包括沿所述第一方向排列的第一光斑和第二光斑，经由所述第二光偏转器偏转后的所述第一光斑沿所述第一方向的宽度大于偏转后的所述第二光斑沿所述第一方向的宽度。

可见，基于DOE能够实现调整激光光束成像在待测物体表面上的光斑的宽度的目的，提高了对光斑的宽度进行调整的效率，降低了调整光斑的宽度的功耗。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：衍射光学元件DOE接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第二方向排列的多个光斑；所述DOE向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

可见，基于DOE能够实现对激光光束沿第二方向Y的偏转，且因DOE是无源器件，可知，DOE对激光光束的偏转无需基于处理器的控制，降低了对激光光束沿第二方向的传输方向的偏转的过程中的功耗，而且提高了偏转激光光束的传输方向的效率。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述多个光斑包括沿所述第二方向排列的第三光斑和第四光斑，经由所述第一光偏转器偏转后的所述第三光斑沿所述第二方向的宽度大于或等于所述第四光斑沿所述第二方向的宽度。

可见，基于DOE能够实现调整激光光束成像在待测物体表面上的光斑的宽度的目的，提高了对光斑的宽度进行调整的效率，降低了调整光斑的宽度的功耗。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述光源向二维光偏转模块发送激光光束包括：所述光源向衍射光学元件DOE发送所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向或第二方向中的至少一个方向排列的多个光斑；所述DOE向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述光斑的传输方向，以向所述第二光偏转器出射偏转后的光斑；所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述偏转后的光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

可见，基于DOE、第一光偏转器以及第二光偏转器共同偏转激光光束的传输方向，以保证激光光束照射在待测物体表面上以成像，提高了对激光光束传输方向偏转的效率和准确性，进而有效地提高了测量待测物体的三维信息的准确性。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述偏转后的激光光束在所述待测物体的表面上照射出对应的第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体表面上的间距小于或等于预设距离。

基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体的表面上的夹角小于或等于预设角度。

可知，通过在测量图像中，至少部分叠加的第一线段和所述第二线段，提高线段的粗度，进而提高了线段的光强度，以提高测量待测物体的三维信息的准确性。

本发明实施例第二方面提供了一种测量系统，所述测量系统包括光源以及二维光偏转模块；所述光源用于向所述二维光偏转模块发送激光光束；所述二维光偏转模块用于沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束，所述偏转后的激光光束照射在待测物体的表面，所述第一方向和所述第二方向在所述待测物体的表面上垂直，所述偏转后的激光光束用于获取所述待测物体的三维信息。

本方面的有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述测量系统还包括图像采集设备以及处理器；所述图像采集设备用于拍摄所述待测物体以获取测量图像，所述测量图像包括所述偏转后的激光光束在所述测物体的表面上的成像；若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度大于或等于预设值，则所述处理器用于根据所述测量图像测量所述待测物体的三维信息。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度小于所述预设值，则所述处理器用于向所述二维光偏转模块发送偏转信息，所述偏转信息用于改变激光光束从所述二维光偏转模出射的角度。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述二维光偏转模块包括第一光偏转器以及第二光偏转器，所述第一光偏转器和所述第二光偏转器分别用于沿不同的方向偏转所述激光光束：所述第一光偏转器用于接收来自所述光源的所述激光光束；所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射照射在所述第二光偏转器上所述激光光束；所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；所述DOE用于接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向排列的多个光斑；所述DOE用于向所述第二光偏转器发送所述多个光斑；所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述多个光斑包括沿所述第一方向排列的第一光斑和第二光斑，经由所述第二光偏转器偏转后的所述第一光斑沿所述第一方向的宽度大于偏转后的所述第二光斑沿所述第一方向的宽度。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；所述DOE用于接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第二方向排列的多个光斑；所述DOE用于向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述多个光斑包括沿所述第二方向排列的第三光斑和第四光斑，经由所述第一光偏转器偏转后的所述第三光斑沿所述第二方向的宽度大于或等于所述第四光斑沿所述第二方向的宽度。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；所述光源用于向所述DOE发送所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向或第二方向中的至少一个方向排列的多个光斑；所述DOE用于向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述光斑的传输方向，以向所述第二光偏转器出射偏转后的光斑；所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述偏转后的光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述偏转后的激光光束在所述待测物体的表面上照射出对应的第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体表面上的间距小于或等于预设距离。

基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体的表面上的夹角小于或等于预设角度。

附图说明

图1为本申请所提供的测量系统的第一种实施例结构示例图；

图2a为本申请所提供的测量系统的第一种应用场景示例图；

图2b为本申请所提供的测量系统的第二种应用场景示例图；

图3为本申请所提供的二维光偏转模块的一种实施例结构示例图；

图4为本申请所提供的测量方法的第一种实施例步骤流程图；

图5a为本申请所提供的测量方法的第一种应用场景示例图；

图5b为本申请所提供的测量方法的第二种应用场景示例图；

图5c为本申请所提供的测量方法的第三种应用场景示例图；

图6a为本申请所提供的测量方法的第四种应用场景示例图；

图6b为本申请所提供的测量方法的第五种应用场景示例图；

图7为本申请所提供的测量方法的第二种实施例步骤流程图；

图8为本申请所提供的测量系统的第二种实施例结构示例图；

图9a为本申请所提供的测量系统的第三种应用场景示例图；

图9b为本申请所提供的测量系统的第四种应用场景示例图；

图10为本申请所提供的测量方法的第三种实施例步骤流程图；

图11为本申请所提供的测量系统的第三种实施例结构示例图；

图12为本申请所提供的测量方法的第四种实施例步骤流程图；

图13a为本申请所提供的测量方法的第六种应用场景示例图；

图13b为本申请所提供的测量方法的第七种应用场景示例图；

图14为本申请所提供的测量系统的第四种实施例结构示例图；

图15为本申请所提供的测量方法的第五种实施例步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为更好地理解本实施例所示的方法，以下首先结合图1所示对本申请所提供的测量系统的结构进行说明。其中，图1为本申请所提供的测量系统的第一种实施例结构示例图。

本实施例所示的测量系统包括光源101，二维光偏转模块102，图像采集设备103以及处理器104。本实施例对测量系统所包括的物理设备的数量不做限定。本实施例以光源101，二维光偏转模块102，图像采集设备103以及处理器104可封装在同一产品外壳中，该测量系统以一个独立的物理设备的形态存在为例进行示例性说明。在其他示例中，光源101以及二维光偏转模块102可封装在同一产品外壳中以形成结构光发送设备，而图像采集设备103和处理器104可封装在同一产品外壳中以形成结构光接收设备，那么，该测量系统以两个独立的物理设备的形态存在。又如，光源101，二维光偏转模块102以及处理器104可封装在同一产品外壳中，而图像采集设备103封装于另一个产品外壳中，那么，该测量系统以两个独立的物理设备的形态存在。

本实施例所示的光源110能够向二维光偏转模块102发送激光光束。本实施例对光源110的具体类型不做限定，例如，该光源110可为激光器，半导体发光二极管(light-emitting diode，LED)，或激光二极管(laser diode，LD)等。本实施例所示的二维光偏转模块102位于光源110所出射的激光光束的光路上，以保证该二维光偏转模块102能够成功接收到来自光源101的激光光束。二维光偏转模块102能够沿第一方向以及第二方向偏转该激光光束的传输方向，以向待测物体110出射偏转后的激光光束。其中，第一方向和第二方向的说明可参见图2a所示，其中，图2a为本申请所提供的测量系统的第一种应用场景示例图。

为更好地理解本实施例所示的测量系统，本实施例所示的待测物体110的表面可有目标坐标系，该目标坐标系具有相互垂直的第一方向和第二方向，图2a所示以第一方向为X方向，第二方向为Y方向为例，且第一方向X和第二方向Y在待测物体110的表面上相互垂直。可知，图2a所示的表面200为待测物体110的表面。本实施例对待测物体110的表面所呈的形态不做限定，例如，该待测物体110的表面可呈平整的表面，又如，该待测物体110的表面可具有一定的曲率的弯曲形态等，本实施例对待测物体110的表面的形态不做要求。

继续参见图2b所示，其中，图2b为本申请所提供的测量系统的第二种应用场景示例图。二维光偏转模块102接收到的激光光束为图2b所示，即二维光偏转模块102所接收到的激光光束210为在时间段t0至tN之间连续的呈束状的光线，t0的时刻早于tN的时刻。本实施例所示的激光光束包括多个子光束，且不同的子光束对应不同的时刻，例如，在t0时刻二维光偏转模块102所接收到的子光束为211，在tN时刻二维光偏转模块102所接收到的子光束为212。可知，二维光偏转模块102在不同的时刻所接收到的子光束不同。二维光偏转模块102在t0至tN之间所接收到的所有子光束构成激光光束210。

本实施例所示的二维光偏转模块102能够对激光光束200所包括的同一子光束的传输方向进行两个方向(即第一方向以及第二方向)的偏转，从而实现激光光束200所包括的各个子光束照射至待测物体110的表面上的特定的位置。可见，激光光束200能够在待测物体的表面上照射而成结构光图案。

具体地，针对激光光束所包括的任一子光束，二维光偏转模块102沿第一方向对该子光束的传输方向进行偏转，能够调整该子光束照射在待测物体110的表面所形成的光斑在目标坐标系上的横坐标。同样地，二维光偏转模块102沿第二方向对该子光束的传输方向进行偏转，能够调整该子光束照射在待测物体110的表面所形成的光斑在目标坐标系上的纵坐标。

结合图2a和图2b所示的示例，二维光偏转模块102针对tA1时刻对应的子光束的传输方向进行第一方向以及第二方向的偏转，导致该子光束照射在待测物体110的表面形成光斑A1，二维光偏转模块102针对tA2时刻对应的子光束的传输方向进行第一方向以及第二方向的偏转，导致该子光束照射在待测物体110的表面形成光斑A2，该光斑A1和光斑A2在待测物体110表面上的位置不同，可知，该光斑A1和光斑A2在目标坐标系中的坐标不相同。

本实施例对具有调整激光光束沿第一方向X和第二方向Y的偏转的二维光偏转模块102的具体类型不做限定，例如，该二维光偏转模块102可包括至少一个光偏转器。其中，光偏转器还可称之为光束扫描器，光偏转器为一种能够按一定规律改变激光光束在空间中的传输方向的器件。该光偏转器可为振镜，转镜，或声光偏转器等，具体在本实施例中不做限定。本实施例以光偏转器为振镜为例进行示例性说明。

从二维光偏转模块102出射的各个子光束能够照射在待测物体110的表面。激光光束所包括的所有子光束作为结构光能够在待测物体110的表面照射出特定的结构光图案。图像采集设备103拍摄所述待测物体110以获取测量图像，所述测量图像包括该结构光图案。可知，该测量图像包括偏转后的各个子光束在所述待测物体110的表面上的成像。本实施例对图像采集设备103的类型不做限定，只要该图像采集设备103能够利用光学成像原理，对待测物体110进行拍摄以获取测量图像即可，例如，该图像采集设备103可为电荷耦合元件图像传感器或互补金属氧化物半导体图像传感器等具有图像拍摄能力的任一器件。本实施例所示的激光光束可为可见光光束，也可为红外光光束，具体光束类型不做限定，只要该图像采集设备103能够成功拍摄到激光光束在待测物体的表面上成像的结构光图案即可。

处理器104从图像采集设备103获取该测量图像，处理器104能够根据该测量图像计算出待测物体110的三维信息，基于该三维信息实现对待测物体110的三维重建，即将待测物体110在现实三维世界中实时的三维重建。基于该待测物体110的三维重建可应用至自动驾驶、虚拟现实、视觉导航、影视娱乐等方面。例如，能够基于待测物体110的三维重建实现对待测物体110的实时检测，识别，缺陷检测、智能抓取等工程实现方面。又如，若待测物体110为人体，那么，基于待测物体110的三维重建能够实现人脸识别，针对检测到的人体不同的动作实现人机的各种交互。又如，若待测物体110为车辆前方的路况，那么，基于待测物体110的三维重建能够实现视觉导航，智能驾驶等，具体不做限定。

本实施例对处理器104的类型不做限定，例如，该处理器104可为一个或多个芯片，或一个或多个集成电路。例如，处理器104可以是一个或多个现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，专用集成芯片(application specific integratedcircuit，ASIC)，系统芯片(system on chip，SoC)，中央处理器(central processor unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，数字信号处理电路(digital signalprocessor，DSP)，微控制器(micro controller unit，MCU)，可编程控制器(programmablelogic device，PLD)或其它集成芯片，或者上述芯片或者处理器的任意组合等。

基于上述对测量系统的概述性说明，以下结合不同的实施例，说明基于测量系统的具体实现方式，说明测量系统执行测量方法的具体过程：

实施例一

本实施例所示的二维光偏转模块的实现方式为：该二维光偏转模块包括第一光偏转器和第二光偏转器，对本实施例所示的测量系统的说明请参见图3所示，其中，图3为本申请所提供的二维光偏转模块的一种实施例结构示例图。

本实施例所示的二维光偏转模块包括第一光偏转器301以及第二光偏转器302，所述第一光偏转器301和所述第二光偏转器302分别用于沿不同的方向偏转来自光源的激光光束的传输方向。该二维光偏转模块还包括与第一光偏转器301连接的第一电机303，该第一电机303用于接收来自处理器的第一偏转信息，第一电机303能够根据该第一偏转信息驱动第一光偏转器301的旋转，以改变子光束照射在待测物体表面上的光斑在所述目标坐标系上的横坐标。同样地，该二维光偏转模块还包括与第二光偏转器302连接的第二电机304，该第二电机304用于接收来自处理器的第二偏转信息，第二电机304能够根据该第二偏转信息驱动第二光偏转器302的旋转，以改变子光束照射在待测物体表面上的光斑在所述目标坐标系上的纵坐标，对目标坐标系的说明，请参见图2a所示，具体不做赘述。

以第一电机303为例，该第一电机303可为伺服电机，反应式步进电机，永磁式步进电机或混合式步进电机等，本实施例对第一电机303的具体类型不做限定，只要该第一电机303能够驱动第一光偏转器301旋转以调整子光束的光斑在目标坐标系上的横坐标的大小即可。本实施例对第二电机304的说明，请参见第一电机303的说明，具体不做赘述。

基于图3所示的二维光偏转模块的结构的说明，以下结合图4所示对本实施例所提供的测量方法的执行过程进行说明，其中，图4为本申请所提供的测量方法的第一种实施例步骤流程图。

步骤401、光源向第一光偏转器发送激光光束。

对光源的说明，请参见图1所示的实施例，具体不做赘述。可知，本实施例所示的第一光偏转器301位于光源所出射的激光光束的光路上，以保证第一光偏转器301能够成功地接收到来自光源的激光光束。

步骤402、第一光偏转器沿第一方向偏转激光光束的传输方向。

本实施例中，为保证第一光偏转器能够及时的偏转来自光源的激光光束的传输方向转，则处理器可同步指示光源出射激光光束以及指示第一光偏转器偏转激光光束的传输方向。

本实施例中，处理器可预先确定能够实现对待测物体进行三维信息测量的结构光图案。该结构光图案由照射在待测物体表面上的各个光斑组成，为此，处理器为实现对待测物体的三维信息的测量，已预先确定激光光束的各个子光束的光斑在目标坐标系中的具体坐标。对目标坐标系以及子光束的说明，请参见图2a至图2b所示，具体不做赘述。

为此，第一光偏转器接收到激光光束后，能够根据来自处理器的第一偏转信息确定对每个子光束沿第一方向X的偏转程度。具体地，以激光光束所包括的任一子光束A1为例，第一偏转信息已指示该子光束A1的横坐标为xA1，那么，第一光偏转器在第一电机的驱动下旋转，以改变第一光偏转器的旋转角度，进而调整该子光束A1沿第一方向X的偏转方向，以使得该子光束A1照射在目标坐标系300上的光斑的横坐标为xA1。对激光光束所包括的其他子光束沿第一方向X的偏转的说明，请参见对子光束A1沿第一方向X偏转的说明，具体不做赘述。

步骤403、第二光偏转器沿第二方向偏转激光光束的传输方向。

本实施例所示的第二光偏转器位于从第一光偏转器出射的激光光束的传输光路上，有效地保证了从第一光偏转器出射的激光光束能够成功地发送至第二光偏转器。

由步骤402所示可知，为实现对待测物体的三维信息的测量，处理器已预先确定结构光图案，为此，第二光偏转器接收到来自第一光偏转器的激光光束后，能够根据来自处理器的第二偏转信息确定对每个子光束沿第二方向Y的偏转程度。具体地，以激光光束所包括的任一子光束A1为例，第二偏转信息已指示该子光束A1的纵坐标为yA1，那么，第二光偏转器在第二电机的驱动下旋转，以改变第二光偏转器的旋转角度，进而调整该子光束A1沿第二方向Y的偏转方向，以使得该子光束A1照射在目标坐标系300上的纵坐标为yA1。对激光光束所包括的其他子光束沿第二方向Y的偏转的说明，请参见对子光束A1沿第二方向Y偏转的说明，具体不做赘述。

可知，第二光偏转器向待测物体出射偏转后的激光光束，其中，偏转后的激光光束所包括的每个子光束的传输方向，均经过了沿第一方向X的偏转，以及经过了沿第二方向Y的偏转，以保证每个子光束的光斑，按照结构光图案的要求，照射在待测物体表面上。可知，偏转后的激光光束照射在待测物体表面上的各个光斑能够形成，用于测量待测物体三维信息的结构光图案。

步骤404、图像采集设备向处理器发送测量图像。

本实施例中，图像采集设备拍摄待测物体能够得到测量图像，该测量图像包括偏转后的激光光束照射在待测物体表面上的成像(该成像即为结构光图案)。可知，本实施例所示的测量图像包括完整的结构光图案。以下对本实施例所示的方法，如何保证图像采集设备所拍摄的测量图像能够包括完整的结构光图案的过程进行说明：

本实施例所示的处理器需要控制图像采集设备的曝光时间以及二维光偏转模块的偏转时间，以保证图像采集设备能够成功地拍摄到该测量图像。曝光时间是指图像采集设备从快门打开到关闭的时间间隔，可知，该曝光时间内，待测物体表面上的结构光图案在底片上留下影像，以形成测量图像。二维光偏转模块的偏转时间是指，二维光偏转模块对激光光束的传输方向进行偏转的时长。可知，本实施例所示的第一光偏转器和第二光偏转器在偏转时间内，对激光光束的传输方向进行调整。

本实施例所示的曝光时间的持续时长大于或等于偏转时间的持续时长，且曝光时间的起始时刻早于或等于偏转时间的起始时刻。本实施例以曝光时间的持续时长等于偏转时间的持续时长，且曝光时间的起始时刻等于偏转时间的起始时刻为例进行示例性说明。可知，满足该条件的情况下，说明二维光偏转模块能够在曝光时间内，偏转激光光束的传输方向，以保证二维光偏转模块所出射的偏转后的激光光束，能够在图像采集设备的曝光时间内成像，避免对激光光束所成像的遗漏，提高了拍摄而成的结构光图案的准确性。

以下对本实施例所示的结构光图案的形成过程进行说明：

结合图5a所示，其中图5a为本申请所提供的测量方法的第一种应用场景示例图。本示例以在待测物体500上照射而成的结构光图案呈条纹光为例进行示例性说明。

本实施例以偏转后的激光光束如何成像图5a所示的线段501为例进行示例性说明，由图5a所示可知，该线段501垂直于第一方向X为例。本实施例以激光光束所包括的连续的M个子光束用于形成该线段501为例。具体地，该M个子光束在待测物体500上照射而成M个光斑，该M个光斑沿第二方向位置依次相邻，且该M个光斑沿第一方向位置重合，可知，该M个光斑能够形成该线段501。具体地，用于构成该线段501的M个光斑在第一方向X上的坐标均相同，那么，第一光偏转器针对M个子光束，沿第一方向的偏转程度是相同的，即第一光偏转器基于相同的偏转角度对M个子光束沿第一方向偏转，以保证M个光斑具有相同的横坐标。用于构成该线段501的M个光斑在第二方向Y上的坐标均不同，那么，第二光偏转器针对M个子光束，沿第二方向的偏转程度是不同的，即第二光偏转器基于不同的偏转角度对M个子光束沿第二方向偏转，以保证M个光斑具有不同的纵坐标。本示例中连续的M个光斑，能够构成线段501。本示例以线段呈直线形为例进行示例性说明，在其他示例中，该线段也可呈弧形，不规则形状等，形成过程不做赘述。

为保证偏转后的激光光束照射在待测物体500上的光斑，能够被图像采集设备采集到完整的测量图像，那么，需要保证本实施例所示的第二光偏转器发射激光光束的发射频率大于或等于图像采集设备的拍摄帧率。以此能够保证图像采集设备拍摄的时间内，从第二光偏转器出射的激光光束能够完整的在待测物体500上成像。

本实施例中，处理器根据测量图像获取待测物体的准确性，和结构光图案的光强度呈正相关的关系，即测量图像中结构光图案的光强度越大，那么，处理器根据测量图像获取待测物体的三维信息的准确性越高，同样地，若测量图像中结构光图案的光强度越小，那么，处理器根据测量图像获取待测物体的三维信息的准确性越低。

为此，本实施例所示的二维偏转模块可通过偏转激光光束的传输方向的方式，以提高结构光图案的光强度的。具体地，激光光束照射在待测物体510上的结构光图案可参见图5b所示，其中，图5b为本申请所提供的测量方法的第二种应用场景示例图。图5b所示的结构光图案包括第一线段511，第二线段512和第三线段513，对第一线段511，第二线段512和第三线段513的形成过程的说明，可参见图5a所示，具体不做赘述。

由图5b所示可知，本实施例所示的第一线段511和第二线段512在待测物体510表面上的间距小于或等于预设距离，且第一线段511和第二线段512在所述待测物体510的表面上的夹角小于或等于预设角度。第一线段511和第三线段513之间的间距大于预设距离且第一线段511和第三线段513在所述待测物体510的表面上的夹角大于预设角度。

为此，图像采集设备对待测物体510拍摄所形成的测量图像可参见图5c所示的测量图像520。因第一线段511和第二线段512之间在待测物体510表面上的间距小于或等于预设距离，且第一线段511和第二线段512在所述待测物体510的表面上的夹角小于或等于预设角度，那么，彼此靠近的第一线段511和第二线段512，在图像采集设备所采集到的测量图像520中，处于叠加状态。即测量图像包括叠加后的线段521，该叠加后的线段521由所述第一线段511和第二线段512至少部分叠加而成。因第一线段511和第三线段513之间的间距大于预设距离且第一线段511和第三线段513在所述待测物体510的表面上的夹角大于预设角度，那么，在测量图像520中，第三线段513与第一线段511完全分离，分别独立的成像于测量图像520中。对比图5b和图5c所示可知，在测量图像520中，叠加后的线段521比独立成像的第三线段513更粗，进而可知，在测量图像520中，叠加后的线段521的光强度比独立成像的第三线段513的光强度更大。

本实施例对预设距离和预设角度的大小不做限定，只要待测物体的表面上，两条线段之间的距离小于或等于该预设距离，且两条线段之间的夹角小于或等于预设角度，这两条线段在测量图像中的成像足够靠近，以使两条线段在测量图像中处于至少部分叠加的状态即可。

可见，本实施例所示的二维光偏转模块能够通过沿第一方向以及第二方向偏转激光光束的传输方向的方式，以实现调整测量图像中的线段的粗细(即光强度)的目的。需明确地是，本实施例以测量图像中的叠加后的线段由待测物体表面上的两条线段至少部分叠加而成为例，在其他示例中，测量图像中的叠加后的线段还可由测量物体表面上的三条或三条以上的线段至少部分叠加而成。

可以理解，本实施例通过二维光偏转模块，调整待测物体表面上的特定区域内所包括的光斑的数量，该区域内的光斑的数量越多，那么，该区域在测量图像中的成像的光强度越高，从而有效地提高了根据测量图像获取待测物体的三维信息的准确性。

步骤405、处理器根据测量图像判断结构光图案的光强度是否大于或等于预设值，若是，则执行步骤406，若否，则执行步骤407。

由上述所示可知，第二光偏转器所出射的偏转后的激光光束，能够在待测物体表面上形成结构光图案。处理器判断测量图像中，结构光图案的光强度是否大于或等于预设值。本实施例对预设值的具体大小不做限定，在测量图像中，若结构光图案的光强度大于或等于预设值，那么，处理器能够准确地获取待测物体的三维信息。在测量图像中，若结构光图案的光强度小于该预设值，那么，会降低处理器获取该待测物体的三维信息的准确性甚至导致处理器无法成功地获取待测物体的三维信息。

为此，本实施例所示的处理器在根据测量图像获取待测物体的三维信息之前，处理器首先对测量图像所包括的结构光图案的光强度是否大于或等于预设值进行判断，只有在处理器确定结构光图案的光强度能够准确地获取三维信息的情况下，处理器才会触发计算三维信息的过程(即步骤407)，避免了基于测量图像无法成功地获取待测物体的三维信息或所获取到的三维信息准确性较低的情况，以提高获取待测物体的三维信息的成功率和准确性。

步骤406、处理器根据测量图像测量待测物体的三维信息。

本实施例中，在处理器确定来自图像采集设备的测量图像所包括的结构光图案的光强度大于或等于预设值的情况下，说明测量图像所包括的结构光图案足够的清楚，能够保证处理器根据测量图像获取待测物体的三维信息的准确性。

本实施例对处理器根据测量图像获取待测物体的三维信息的具体过程不做限定，例如，处理器获取第一结构光图案和第二结构光图案，该第一结构光图案为处理器已存储的结构光图案，该第二结构光图案为测量图像所包括的结构光图案。处理器能够根据第二结构光图案相对于第一结构光图案的畸变情况来计算待测物体的三维信息，以实现对待测物体的三维重建。

步骤407、处理器获取来自图像采集设备的调整后测量图像。

本实施例中，在处理器确定来自图像采集设备的测量图像所包括的结构光图案的光强度小于预设值的情况下，说明处理器基于该测量图像无法准确地获取待测物体的三维信息，为此，本实施例所示的处理器需要重新调整照射在待测物体表面上的结构光图案，以重新获取该测量图像，具体过程可参见如下所示：

首先，处理器向光源发送指示信息，该指示信息用于指示该光源重新出射激光光束。

其次，处理器向二维光偏转模块发送偏转信息，该偏转信息用于指示二维光偏转模块重新对激光光束的传输方向进行偏转，即所述偏转信息用于改变激光光束从第一光偏转器或第二光偏转器中的至少一个出射的角度，以提高激光光束在待测物体表面上成像的结构光图案的光强度。本实施例所示的处理器可同步发送该指示信息以及该偏转信息。

以下结合具体示例对该偏转信息进行说明：

示例1

由上述所示可知，因测量图像所包括的结构光图案的光强度较低，会导致处理器无法准确地获取待测物体的三维信息，本实施例为提高获取待测物体的三维信息的准确性，则需要提高结构光图案在测量图像中的光强度。

为此，该偏转信息可提高结构光图案的粗度，以提高结构光图案的光强度，提高结构光图案的粗度的具体方式的说明，可参见图5b以及图5c所示，具体不做赘述。可知，二维光偏转模块能够根据该偏转信息提升结构光图案所包括的至少一个线段的粗度，以实现提高结构光图案的光强度的目的。

示例2

本示例所示的可参见图6a和图6b所示，其中，图6a为本申请所提供的测量方法的第四种应用场景示例图，图6b为本申请所提供的测量方法的第五种应用场景示例图。

例如，参见图6a所示，第二光偏转器302所出射的激光光束在待测物体表面上照射而成结构光图案601。因第二光偏转器602和待测物体之间的距离比较远，那么，从第二光偏转器302出射的偏转后的激光光束照射在待测物体上的过程中，会损失较多的光功率，因此，在待测物体上所形成的结构光图案601的光强度较低，通过图像采集设备对结构光图案拍摄所形成的测量图像中，结构光图案的光强度较低，处理器根据光强度较低的结构光图案测量三维信息会造成准确性较低的弊端。

为此，参见图6b所示，处理器向二维光偏转模块所发送的偏转信息用于指示二维光偏转模块，缩小成像在待测物体表面上的结构光图案的面积。结合图6a和图6b所示可知，在不改变光源出射的激光光束的光功率，以及不改变第二光偏转器和待测物体之间的距离的情况下，第二光偏转器302在处理器的指示下，在待测物体表面上所形成的结构光图案602的面积小于在待测物体表面上所形成的结构光图案601的面积。

可以理解，从第二光偏转器302所出射的激光光束，在待测物体上所形成的结构光图案的面积越小，意味着结构光图案的亮度越高，那么，图像采集设备对结构光图案602进行拍摄能够获取到结构光图案光强度较高的测量图像。

本实施例对二维光偏转模块如何实现缩小结构光图案面积的过程不做限定，例如，针对第一光偏转器而言，激光光束所包括的多个子光束中，第一光偏转器缩小多个子光束中，成像在待测物体表面上的两个相邻的子光束的光斑的横坐标。又如，针对第二光偏转器而言，第二光偏转器缩小多个子光束中，成像在待测物体表面上的两个相邻的子光束的光斑的纵坐标，对第一光偏转器和第二光偏转器如何调整光斑的横坐标以及纵坐标的过程的说明，请参见步骤402以及步骤403所示，具体不做赘述。

本示例以第一光偏转器和第二光偏转器均重新偏转激光光束的传输方向为例进行示例性说明，在其他示例中，也可仅由第一光偏转器或仅由第二光偏转器重新偏转激光光束的传输方向，具体不做限定，只要能够提高二维光偏转模块重新出射的激光光束在待测物体的表面上所呈的结构光图案的光强度即可。

示例3

处理器可向光源发送指示信息，该指示信息用于指示光源重新出射激光光束，且还用于指示光源重新出射的激光光束的光功率大于在上述步骤401所示光源所出射的激光光束的光功率。在不改变第二光偏转器和待测物体之间间距以及各个子光束的偏转方向的情况下，可通过提高光源出射的激光光束的光功率的方式，以提高结构光图案在测量图像中的光强度。

可选地，处理器也可结合示例1至示例3中的至少两个示例的方式以实现提高测量图像中的结构光图案的光强度的目的。

二维光偏转模块在待测物体的表面上，重新照射了光强度较大的结构光图案的情况下，图像采集设备可重新对待测物体进行拍摄以获取调整后测量图像，可知，步骤406所示的调整后测量图像所包括的结构光图案的光强度大于步骤403所示的测量图像所包括的结构光图案的光强度。

步骤408、处理器根据调整后测量图像测量待测物体的三维信息。

在处理器获取到调整后测量图像的情况下，处理器再根据调整后测量图像所包括的光强度较高的结构光图案获取待测物体的三维信息，可知，处理器基于调整后测量图像获取待测物体的三维信息，能够提高获取待测物体的三维信息的准确性。

若处理器判断出调整后测量图像所包括的结构光图案的光强度还是小于预设值，那么，处理器再次重新获取结构光图案的光强度更大的测量图像，具体过程请参见步骤406所示，不做赘述。可知，本实施例所述的处理器可执行本步骤406多次，直至处理器成功获取到结构光图案的光强度大于或等于预设值的测量图像。

本实施例所示的测量方法，第一光偏转器能够沿第一方向偏转激光光束的传输方向，以调整激光光束在待测物体表面上所形成各个光斑的横坐标。而第二光偏转器能够沿第二方向偏转激光光束的传输方向，以调整激光光束在待测物体表面上所形成的各个光斑的纵坐标，通过第一光偏转器和第二光偏转器对激光光束的传输方向的偏转，保证了二维光偏转模块能够将结构光图案成功地照射至待测物体表面上。通过测量图像所包括的结构光图案实现对待测物体的三维信息的测量，能够提高所测量的三维信息的精度以及效率。

因本实施例所示的激光光束分别沿第一方向以及第二方向的偏转，保证了结构光图案能够精准的照射到待测物体的表面上的目的，而且能够提高结构光图案在待测物体表面上成像的复杂度，例如，采用本实施例所示的方法，在待测物体表面上所成像的结构光图案可不仅仅为结构简单的离散光斑，条纹光，或编码结构光等，还可实现不同形状的线段的交叠，嵌套等复杂图形，提高了获取待测物体的三维信息的准确性和适用范围，保证了本实施例所示的方法能够应用至各种三维信息测量的领域。

而且在测量图案中，若结构光图案的光强度较低，那么二维光偏转模块能够重新在待测物体的表面上照射结构光图案，以提高结构光图案在测量图像中的光强度，从而提高了根据测量图像测量待测物体的三维信息的准确性。

实施例二

在实施例一的步骤401至步骤403所示，二维光偏转模块所出射的结构光图案是处理器预先确定的，本实施例所示的二维光偏转模块所出射的结构光图案，可根据待测物体所处于的不同情况，进行动态的调整，具体执行过程可参见图7所示，其中，图7为本申请所提供的测量方法的第二种实施例步骤流程图。

步骤701、光源向第一光偏转器发送激光光束。

本实施例所示的步骤701的执行过程的说明，请参见实施例一的步骤401所示，具体执行过程，不做赘述。

步骤702、处理器根据检测信息向第一光偏转器和第二光偏转器发送偏转信息。

本实施例所示的处理器能够基于检测信息确定待测物体所处于的具体情况，处理器再根据待测物体所处于的具体情况，确定结构光图案，处理器向第一光偏转器和第二光偏转器所发送的偏转信息用于指示已动态确定的该结构光图案。为更好地理解，以下结合具体示例所示：

示例1

测量系统可还包括距离传感器，该距离传感器用于测量第二光偏转器和待测物体之间的距离。该距离传感器向处理器发送该检测信息，该检测信息用于指示第二光偏转器和待测物体之间的距离。

处理器根据该检测信息确定结构光图案。例如，第二光偏转器和待测物体之间的距离越大，那么结构光图案的光强度越大，以提高测量待测物体的三维信息的准确性。处理器基于光强度较大的结构光图案，能够提高测量待测物体的三维信息的准确性的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。处理器提高结构光图案的光强度的具体方式，可参见实施例一所示的示例1所示(即提高结构光图案的粗度)，还可参见实施例一所示的示例2所示(即降低结构光图案照射在待测物体的表面上的面积)，具体不做赘述。

可选地，若处理器根据检测信息确定第二光偏转器和待测物体之间的距离较小，那么，处理器所确定的结构光图案的面积可比较大，面积比较大的结构光图案能够提高对待测物体进行三维信息测量的测量效率。具体地，针对同一待测物体，若结构光图案的面积较小，那么测量系统需要根据数量较多且照射在待测物体上的不同位置处的结构光图案测量待测物体的三维信息。如结构光图案的面积较大，那么测量系统需要根据数量较少且照射在待测物体上不同位置处的结构光图案测量待测物体的三维信息，可知，在第二光偏转器和待测物体之间的距离较小的情况下，提高结构光图案的面积能够保证测量图像成功拍摄到结构光图案的情况下，还能够提高测量待测物体的三维信息的测量效率。

示例2

示例1中，以检测信息用于指示第二光偏转器和待测物体之间的距离为例，在本示例中，该检测信息还可用于指示测量系统所位于的环境的亮度。例如，测量系统还包括环境光传感器，该环境光传感器用于测量待测物体所位于的环境亮度。该环境光传感器向处理器发送该检测信息，该检测信息用于指示该环境亮度。

处理器根据该检测信息确定结构光图案，例如，若环境亮度越大，那么，为保证图像采集设备能够成功的拍摄到待测物体表面上的结构光图案，处理器可提高结构光图案的光强度。若环境亮度较低，那么，为降低测量系统的功耗，处理器可降低结构光图案的光强度。处理器提高结构光图案的光强度的具体方式，可参见上述示例1所示，具体不做赘述。

可知，处理器基于示例2所确定的结构光图案，能够匹配待测物体所位于的环境亮度，避免环境亮度对图像采集设备拍摄待测物体的结构光图案的干扰，提高了图像采集设备拍摄而成的测量图像能够清楚的显示该结构光图案，提高了基于测量图像获取待测物体的三维信息的准确性和效率。

步骤703、第一光偏转器根据偏转信息沿第一方向偏转激光光束的传输方向。

步骤704、第二光偏转器根据偏转信息沿第二方向偏转激光光束的传输方向。

本实施例所示的第一光偏转器和第二光偏转器根据该偏转信息偏转激光光束的传输方向，以保证第二光偏转器所出射的激光光束，能够在待测物体的表面上照射而成步骤702由处理器所确定的结构光图案。对第一光偏转器和第二光偏转器具体如何对激光光束的传输方向进行偏转的过程的说明，请参见实施例一的步骤402至步骤403所示，具体不做赘述。

步骤705、图像采集设备向处理器发送测量图像。

步骤706、处理器根据测量图像判断结构光图案的光强度是否大于或等于预设值，若是，则执行步骤707，若否，则执行步骤708。

步骤707、处理器根据测量图像测量待测物体的三维信息。

步骤708、处理器获取来自图像采集设备的调整后测量图像。

步骤709、处理器根据调整后测量图像测量待测物体的三维信息。

本实施例所示的步骤705至步骤709的执行过程的说明，可参见实施例一所示的步骤404至步骤408所示，具体执行过程不做赘述。

本实施例所示的测量方法，处理器能够根据待测物体实际所处于的不同的情况，确定二维光偏转模块所出射的结构光图案的光强度，面积等，实现了结构光图案和待测物体所处于的实际情况的匹配，且实现了对结构光图案根据待测物体的情况进行动态的调整。

可知，本实施例所示的方案所示的结构光图案无需在测量系统出厂时定型，在对不同的待测物体进行三维信息测量的过程中，可基于不同的测量物体所处于的不同的情况，对结构光图案进行动态的调整。以待测物体的情况为待测物体和二维光偏转模块之间的距离为例，可知，本实施例所述的结构光能够基于待测物体和二维光偏转模块之间的距离，对结构光图案的面积或结构光图案所包括的线段的粗度进行动态的调整，实现了结构光图案能够自适应待测物体和二维光偏转模块之间的距离。

实施例三

实施例一所示的二维光偏转模块包括第一光偏转器和第二光偏转器，而本实施例所示的二维光偏转模块仅包括第一光偏转器，为此，结合图8所示对本实施例所示的测量系统的结构进行说明，其中，图8为本申请所提供的测量系统的第二种实施例结构示例图。

本实施例所示的测量系统包括光源801，第二光偏转器803，图像采集设备805以及处理器806，具体说明请参见实施例一所示，具体不做赘述。本实施例所述的测量系统还包括衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)802，本实施例所示的DOE802位于光源801和第二光偏转器803之间，具体地，DOE802位于光源801所出射的激光光束的传输光路上，以保证DOE802能够成功地接收到来自光源801的激光光束。该第二光偏转器803位于DOE802出射的光束的传输光路上，以保证第二光偏转器803能够成功地接收到来自DOE802的光束。

本实施例所示的DOE802的特点是能够在保持较高衍射效率的同时对光强分布进行精确控制，具体地，参见图9a所示，其中，图9a为本申请所提供的测量系统的第三种应用场景示例图。DOE802接收来自光源801的激光光束，DOE802能够将激光光束调整为沿第一方向X排列的多个光斑901，而且多个光斑901从DOE的出射面921出射，对第一方向X的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。其中，可通过改变DOE802上的相位分布，能够调整从DOE802出射的各个光斑的形状，例如，光斑的形状可呈圆形，方形等，本实施例以光斑的形状呈圆形为例进行示例性说明。DOE802还能够调整从DOE802出射的各个光斑的面积以及DOE802还能够调整多个光斑的排序方式(例如本实施例所示的多个光斑沿第一方向排列)。

基于图8所示的测量系统，以下结合图10所示对本实施例所提供的测量方法的执行过程进行说明，其中，图10为本申请所提供的测量方法的第三种实施例步骤流程图。

步骤1001、光源向DOE发送激光光束。

对光源出射激光光束的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。因本实施例所示的DOE位于光源出射的激光光束的光路上，那么，本实施例所示的DOE能够成功地接收到该激光光束。本实施例所示的DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向X排列的多个光斑，具体说明请参见图9a所示，具体不做赘述。

步骤1002、DOE向第二光偏转器发送多个光斑。

本实施例所示的第二光偏转器位于DOE出射的多个光斑的传输光路上，可知，该第二光偏转器能够成功地接收到DOE出射的多个光斑。

可知，本实施例所示的DOE将激光光束转换为沿第一方向X排列的多个光斑后，即可实现对激光光束的传输方向沿第一方向X的偏转。

步骤1003、第二光偏转器沿第二方向偏转光斑的传输方向。

本实施例所述的第二光偏转器接收到来自DOE的多个光斑后，第二光偏转器可沿第二方向对每个光斑沿第二方向偏转传输方向，对第二光偏转器沿第二方向偏转传输方向的具体过程的说明，可参见实施例一的步骤403所示，具体不做赘述。

由此，第二光偏转器向待测物体出射偏转后的激光光束，本实施例所示的偏转后的激光光束包括DOE出射的每个光斑，且每个光斑已经由第二光偏转器偏转，可知，第二光偏转器所出射的每个光斑沿第一方向X的偏转已由DOE完成，第二光偏转器所出射的每个光斑沿第二方向Y的偏转已由第二光偏转器完成。

第二光偏转器所出射的每个光斑，能够按照结构光图案的要求，照射在待测物体表面上。可知，偏转后的光斑照射在待测物体表面上能够形成结构光图案，对结构光图案的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。

本实施例所示的DOE还能够实现对结构光图案所包括的线段的粗度的调整。

继续参见图9a所示，DOE对激光光束衍射后，DOE的出射面921出射的多个光斑包括沿所述第一方向X排列的第一光斑901和第二光斑902，需明确地是，图9a所示的示例以第一光斑901和第二光斑902在DOE沿第一方向X排列的多个光斑中位置相邻为例进行示例性说明，在其他示例中，DOE出射的多个光斑中，沿第一方向X，第一光斑901和第二光斑902之间可间隔至少一个光斑。本实施例以沿第一方向X，第一光斑901的宽度大于第二光斑902的宽度为例，即第一光斑901的直径大于第二光斑902的直径。

继续以第一光斑901和第二光斑902为例，第二光偏转器沿第二方向偏转了第一光斑901和第二光斑902的传输方向后，第一光斑901和第二光斑902能够照射在待测物体的表面上，位于待测物体表面上的第一光斑901沿第一方向X的宽度大于第二光斑902的宽度。

结合图9b所示，其中，图9b为本申请所提供的测量系统的第四种应用场景示例图。若处理器确定需要提高结构光图案900中的线段910的粗度，那么，测量系统可确定用于构成该线段910的多个第一光斑，例如，测量系统确定用于构成该线段910的K个第一光斑，第二光偏转器将来自DOE的K个第一光斑沿第二方向Y偏转，以保证K个第一光斑能够构成该线段910，多个光斑构成线段的具体过程的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。具体由实施例一所示可知，激光光束包括多个子光束，DOE针对每个子光束均能够出射如图9a所示的，沿第一方向X排列的多个光斑。可知，DOE能够将激光光束所包括的不同的子光束均调整出第一光斑901，第二光偏转器将不同的子光束对应的第一光斑901照射在待测物体的表面上，成像为线段910。同样地，DOE能够将激光光束所包括的不同的子光束均调整出第二光斑902，第二光偏转器将不同的子光束对应的第二光斑902照射在待测物体的表面上，成像为线段911。因本实施例所示的沿第一方向，第一光斑901的宽度大于第二光斑902的宽度，那么，图9b所示的示例中，线段910的粗度大于线段911的粗度，可知，本实施例所示能够实现调整结构光图案沿第一方向的宽度的目的，以实现提高结构光图案的光强度的目的。

步骤1004、图像采集设备向处理器发送测量图像。

步骤1005、处理器根据测量图像判断结构光图案的光强度是否大于或等于预设值，若是，则执行步骤1006，若否，则执行步骤1007。

步骤1006、处理器根据测量图像测量待测物体的三维信息。

步骤1007、处理器获取来自图像采集设备的调整后测量图像。

步骤1008、处理器根据调整后测量图像测量待测物体的三维信息。

本实施例所示的步骤1004至步骤1008的执行过程的说明，请参见实施例一所示的步骤404至步骤408所示，不做赘述。

本实施例以激光光束的传输方向先经过DOE沿第一方向的偏转，再经过第二光偏转器实现沿第二方向的偏转为例进行示例性说明，在其他示例中，激光光束的传输方向也可先经第二光偏转器实现沿第二方向的偏转，再经过DOE沿第一方向的偏转为例，具体在本申请中不做限定。本实施例以激光光束先经过DOE进行传输方向的偏转的优势在于，激光光束先经过DOE，激光光束不同的子光束入射至DOE的相同的入射位置，DOE接收再分别对激光束进行衍射以形成多个沿第一方向排列的多个光斑。若激光光束先经过第二光偏转器，那么，从第二光偏转器出射的不同的子光束，可入射至DOE的不同的入射位置，DOE针对从不同入射位置入射的子光束再进行衍射，那么需要对增加对DOE相位的改动程度，提高了制成DOE的难度。

本实施例所示的方法，能够基于DOE实现对激光光束沿第一方向X的偏转，且因DOE是无源器件，可知，DOE对激光光束的偏转无需基于处理器的控制，降低了对激光光束沿第一方向的传输方向的偏转的过程中的功耗，而且提高了偏转激光光束的传输方向的效率。

实施例四

实施例三中的测量系统通过DOE实现沿第一方向偏转激光光束的传输方向目的，通过第二光偏转器实现沿第二方向偏转激光光束的传输方向的目的，而本实施例与实施例三的不同之处在于，本实施例所示的测量系统通过DOE实现沿第二方向偏转激光光束的传输方向的目的，通过第一光偏转器实现沿第一方向偏转激光光束的传输方向的目的。为此，结合图11所示对本实施例所示的测量系统的结构进行说明，其中，图11为本申请所提供的测量系统的第三种实施例结构示例图。

本实施例所示的测量系统包括光源1101，DOE1102，第一光偏转器1103，图像采集设备1105以及处理器1106，本实施例所示的DOE1102位于光源1101所出射的激光光束的传输光路上，以保证DOE1102能够成功地接收到来自光源1101的激光光束。该第一光偏转器1103位于DOE1102出射的光束的传输光路上，以保证第一光偏转器1103能够成功地接收到来自DOE1102的光束。

基于图11所示的测量系统，以下结合图12所示对本实施例所提供的测量方法的执行过程进行说明，其中，图12为本申请所提供的测量方法的第四种实施例步骤流程图。

步骤1201、光源向DOE发送激光光束。

本实施例所示的步骤1201的执行过程的说明，请参见实施例三的步骤1001的说明，具体不做赘述。

步骤1202、DOE向第一光偏转器发送多个光斑。

本实施例所示的DOE1102接收来自光源1101的激光光束，DOE1102能够将激光光束调整为沿第二方向Y排列的多个光斑，对第二方向Y的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。其中，可通过改变DOE1102上的相位分布，能够调整从DOE1102出射的各个光斑的形状，面积以及排序方式，具体说明请参见实施例三中对DOE的说明，具体不做赘述。可知，本实施例所示的DOE将激光光束转换为沿第二方向Y排列的多个光斑后，即可实现对激光光束的传输方向沿第二方向Y的偏转。

步骤1203、第一光偏转器沿第一方向偏转光斑的传输方向。

本实施例所示的第一光偏转器接收到来自DOE的多个光斑后，第一光偏转器可沿第一方向对每个光斑沿第一方向偏转传输方向，对第一光偏转器沿第一方向偏转传输方向的具体过程的说明，可参见实施例一的步骤402所示，具体不做赘述。

由此，第一光偏转器向待测物体出射偏转后的激光光束，本实施例所示的偏转后的激光光束包括DOE出射的每个光斑，且每个光斑已经由第一光偏转器偏转，可知，第一光偏转器所出射的每个光斑沿第二方向Y的偏转已由DOE完成，第一光偏转器所出射的每个光斑沿第一方向X的偏转已由第一光偏转器完成。

第一光偏转器所出射的每个光斑，能够按照结构光图案的要求，照射在待测物体表面上。可知，偏转后的光斑照射在待测物体表面上能够形成结构光图案，对结构光图案的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。

本实施例所示的DOE还能够实现对结构光图案所包括的线段的粗度的调整。具体参见图13a所示，图13a为本申请所提供的测量方法的第六种应用场景示例图。

DOE对激光光束衍射后，DOE的出射面1321出射的多个光斑包括沿所述第二方向Y排列的第三光斑1301和第四光斑1302，需明确地是，图13a所示的示例以第三光斑1301和第四光斑1302在DOE沿第二方向Y排列的多个光斑中位置相邻为例进行示例性说明，在其他示例中，DOE出射的多个光斑中，沿第二方向Y，第三光斑1301和第四光斑1302之间可间隔至少一个光斑。本实施例以沿第二方向Y，第三光斑1301的宽度大于第四光斑1302的宽度为例，即第三光斑1301的直径大于第四光斑1302的直径。

继续以第三光斑1301和第四光斑1302为例，第一光偏转器沿第一方向偏转了第三光斑1301和第四光斑1302的传输方向后，第三光斑1301和第四光斑1302能够照射在待测物体的表面上，位于待测物体表面上的第三光斑1301沿第二方向Y的宽度大于第四光斑1302的宽度。

结合图13b所示，其中，图13b为本申请所提供的测量方法的第七种应用场景示例图。若处理器确定需要提高结构光图案1300中的线段1310的粗度，那么，测量系统可确定用于构成该线段1310的多个第三光斑，例如，测量系统确定用于构成该线段1310的K个第三光斑，第一光偏转器将来自DOE的K个第三光斑沿第一方向Y偏转，以保证K个第三光斑能够构成该线段1310，多个光斑构成线段的具体过程的说明，请参见实施例三所示，具体不做赘述。因激光光束包括多个子光束，DOE针对每个子光束均能够出射如图13a所示的，沿第二方向Y排列的多个光斑。可知，DOE能够将激光光束所包括的不同的子光束均调整出第三光斑1301，第一光偏转器将不同的子光束对应的第三光斑1301在待测物体的表面上，偏转为线段1310。同样地，DOE能够将激光光束所包括的不同的子光束均调整出第四光斑1302，第一光偏转器将不同的子光束对应的第四光斑1302在待测物体的表面上，偏转为线段1311。因本实施例所示的沿第二方向，第三光斑1301的宽度大于第四光斑1302的宽度，那么，图13b所示的示例中，线段1310的粗度大于线段1311的粗度，可知，本实施例所示能够实现调整结构光图案沿第二方向的宽度的目的，以实现提高结构光图案的光强度的目的。

步骤1204、图像采集设备向处理器发送测量图像。

步骤1205、处理器根据测量图像判断结构光图案的光强度是否大于或等于预设值，若是，则执行步骤1206，若否，则执行步骤1207。

步骤1206、处理器根据测量图像测量待测物体的三维信息。

步骤1207、处理器获取来自图像采集设备的调整后测量图像。

步骤1208、处理器根据调整后测量图像测量待测物体的三维信息。

本实施例所示的步骤1204至步骤1208的执行过程的说明，请参见实施例一所示的步骤404至步骤408所示，不做赘述。

本实施例以激光光束的传输方向先经过DOE沿第二方向的偏转，再经过第一光偏转器实现沿第一方向的偏转为例进行示例性说明，在其他示例中，激光光束的传输方向也可先经第一光偏转器实现沿第一方向的偏转，再经过DOE沿第二方向的偏转为例，具体在本申请中不做限定。本实施例以激光光束先经过DOE进行传输方向的偏转的优势请参见实施例三所示，具体不做赘述。

本实施例所示的方法，能够基于DOE实现对激光光束沿第二方向Y的偏转，且因DOE是无源器件，可知，DOE对激光光束的偏转无需基于处理器的控制，降低了对激光光束沿第二方向的传输方向的偏转的过程中的功耗，而且提高了偏转激光光束的传输方向的效率。

实施例五

结合图14所示对本实施例所示的测量系统的结构进行说明，其中，图14为本申请所提供的测量系统的第四种实施例结构示例图。

本实施例所示的测量系统包括光源1401，DOE1402，第一光偏转器1403，第二光偏转器1404，图像采集设备1405以及处理器1406，本实施例所示的DOE1402的说明，请参见实施例三或实施例四所示，光源1401，第一光偏转器1403，第二光偏转器1404，图像采集设备1405以及处理器1406的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。

基于图14所示的测量系统，以下结合图15所示对本实施例所提供的测量方法的执行过程进行说明，其中，图15为本申请所提供的测量方法的第五种实施例步骤流程图。

步骤1501、光源向DOE发送激光光束。

步骤1502、DOE向第一光偏转器发送多个光斑。

本实施例所示的DOE可沿第一方向X，偏转激光光束的传输方向，具体说明请参见实施例四所示，本实施例所示的DOE还能够沿第二方向Y，偏转激光光束的传输方向，具体说明请参见实施例三所示，具体不做赘述。本实施例以DOE同时沿第一方向以及第二方向，偏转激光光束的传输方向为例进行示例性说明，在其他示例中，该DOE可仅沿第一方向偏转激光光束的传输方向，或者，该DOE可仅沿第二方向偏转激光光束的传输方向，具体在本实施例中不做限定。

步骤1503、第一光偏转器沿第一方向偏转光斑的传输方向。

本实施例所示的步骤1503的具体执行过程，请参见实施例四的步骤1203所示，具体不做赘述。

步骤1504、第二光偏转器沿第二方向偏转光斑的传输方向。

本实施例所示的第一光偏转器出射的多个光斑能够发送至第二光偏转器上，第二光偏转器沿第二方向偏转光斑的传输方向的说明，请参见实施例三的步骤1003所示，具体不做赘述。

步骤1505、图像采集设备向处理器发送测量图像。

步骤1506、处理器根据测量图像判断结构光图案的光强度是否大于或等于预设值，若是，则执行步骤1507，若否，则执行步骤1508。

步骤1507、处理器根据测量图像测量待测物体的三维信息。

步骤1508、处理器获取来自图像采集设备的调整后测量图像。

步骤1509、处理器根据调整后测量图像测量待测物体的三维信息。

本实施例所示的步骤1505至步骤1509的执行过程的说明，请参见实施例一所示的步骤404至步骤408所示，不做赘述。

本实施例所示的测量系统，通过DOE，第一光偏转器以及第二光偏转偏转激光光束的传输方向，提高了偏转激光光束的传输方向的效率。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (22)

1.一种测量方法，其特征在于，所述方法包括：

光源向二维光偏转模块发送激光光束；

所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束，所述偏转后的激光光束照射在待测物体的表面，所述第一方向和所述第二方向在所述待测物体的表面上垂直，所述偏转后的激光光束用于获取所述待测物体的三维信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束之后，所述方法还包括：

图像采集设备拍摄所述待测物体以获取测量图像，所述测量图像包括所述偏转后的激光光束在所述测物体的表面上的成像；

若处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度大于或等于预设值，则所述处理器根据所述测量图像测量所述待测物体的三维信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图像采集设备拍摄所述待测物体以获取测量图像之后，所述方法还包括：

若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度小于所述预设值，则所述处理器向所述二维光偏转模块发送偏转信息，所述偏转信息用于改变激光光束从所述二维光偏转模出射的角度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述二维光偏转模块包括第一光偏转器以及第二光偏转器，所述第一光偏转器和所述第二光偏转器分别用于沿不同的方向偏转所述激光光束，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束包括：

所述第一光偏转器接收来自所述光源的所述激光光束；

所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射照射在所述第二光偏转器上所述激光光束；

所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：

衍射光学元件DOE接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向排列的多个光斑；

所述DOE向所述第二光偏转器发送所述多个光斑；

所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个光斑包括沿所述第一方向排列的第一光斑和第二光斑，经由所述第二光偏转器偏转后的所述第一光斑沿所述第一方向的宽度大于偏转后的所述第二光斑沿所述第一方向的宽度。

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：

衍射光学元件DOE接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第二方向排列的多个光斑；

所述DOE向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；

所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个光斑包括沿所述第二方向排列的第三光斑和第四光斑，经由所述第一光偏转器偏转后的所述第三光斑沿所述第二方向的宽度大于或等于所述第四光斑沿所述第二方向的宽度。

9.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述光源向二维光偏转模块发送激光光束包括：

所述光源向衍射光学元件DOE发送所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向或第二方向中的至少一个方向排列的多个光斑；

所述DOE向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；

所述二维光偏转模块沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向包括：

所述第一光偏转器沿所述第一方向偏转所述光斑的传输方向，以向所述第二光偏转器出射偏转后的光斑；

所述第二光偏转器沿所述第二方向偏转所述偏转后的光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，所述偏转后的激光光束在所述待测物体的表面上照射出对应的第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体表面上的间距小于或等于预设距离。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体的表面上的夹角小于或等于预设角度。

12.一种测量系统，其特征在于，所述测量系统包括光源以及二维光偏转模块；

所述光源用于向所述二维光偏转模块发送激光光束；

所述二维光偏转模块用于沿第一方向以及第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射偏转后的激光光束，所述偏转后的激光光束照射在待测物体的表面，所述第一方向和所述第二方向在所述待测物体的表面上垂直，所述偏转后的激光光束用于获取所述待测物体的三维信息。

13.根据权利要求12所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括图像采集设备以及处理器；

所述图像采集设备用于拍摄所述待测物体以获取测量图像，所述测量图像包括所述偏转后的激光光束在所述测物体的表面上的成像；

若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度大于或等于预设值，则所述处理器用于根据所述测量图像测量所述待测物体的三维信息。

14.根据权利要求13所述的测量系统，其特征在于，

若所述处理器根据所述测量图像确定所述偏转后的激光光束成像的光强度小于所述预设值，则所述处理器用于向所述二维光偏转模块发送偏转信息，所述偏转信息用于改变激光光束从所述二维光偏转模出射的角度。

15.根据权利要求12至14任一项所述的测量系统，其特征在于，所述二维光偏转模块包括第一光偏转器以及第二光偏转器，所述第一光偏转器和所述第二光偏转器分别用于沿不同的方向偏转所述激光光束：

所述第一光偏转器用于接收来自所述光源的所述激光光束；

所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射照射在所述第二光偏转器上所述激光光束；

所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述激光光束的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

16.根据权利要求12至14任一项所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；

所述DOE用于接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向排列的多个光斑；

所述DOE用于向所述第二光偏转器发送所述多个光斑；

所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

17.根据权利要求16所述的测量系统，其特征在于，所述多个光斑包括沿所述第一方向排列的第一光斑和第二光斑，经由所述第二光偏转器偏转后的所述第一光斑沿所述第一方向的宽度大于偏转后的所述第二光斑沿所述第一方向的宽度。

18.根据权利要求12至14任一项所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；

所述DOE用于接收来自所述光源的所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第二方向排列的多个光斑；

所述DOE用于向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；

所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述多个光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

19.根据权利要求18所述的测量系统，其特征在于，所述多个光斑包括沿所述第二方向排列的第三光斑和第四光斑，经由所述第一光偏转器偏转后的所述第三光斑沿所述第二方向的宽度大于或等于所述第四光斑沿所述第二方向的宽度。

20.根据权利要求12至14任一项所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括衍射光学元件DOE；

所述光源用于向所述DOE发送所述激光光束，所述DOE用于将所述激光光束调整为沿所述第一方向或第二方向中的至少一个方向排列的多个光斑；

所述DOE用于向所述第一光偏转器发送所述多个光斑；

所述第一光偏转器用于沿所述第一方向偏转所述光斑的传输方向，以向所述第二光偏转器出射偏转后的光斑；

所述第二光偏转器用于沿所述第二方向偏转所述偏转后的光斑的传输方向，以出射所述偏转后的激光光束。

21.根据权利要求12至20任一项所述的测量系统，其特征在于，所述偏转后的激光光束在所述待测物体的表面上照射出对应的第一线段和第二线段，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体表面上的间距小于或等于预设距离。

22.根据权利要求21所述的测量系统，其特征在于，所述第一线段和所述第二线段在所述待测物体的表面上的夹角小于或等于预设角度。

Images