CN85107526A

CN85107526A - 光学三维数字数据检测系统

Info

Publication number: CN85107526A
Application number: CN198585107526A
Authority: CN
Inventors: 波桑·诺布黑科·塔马拉
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1987-04-15

Abstract

利用电视摄象机，以一种静态方式来得到目标物的分布。方法是将一系列具有单值编码的光条带图案，以与摄象机的光轴间的一定倾角投射到目标上，并由摄象机内的象素接受目标所反射的编码光信号。通过适当的选择和坐标系的标度选取，以及相关的光条带编码，对每个象素单元，通过从反射到象素的二进制编码光信号中简单地减去该象素的一个坐标就可以测定目标的分布。

Description

本发明涉及在采用诸如自动测定目标分布的方法和扫描装置，这种装置可用于自动观测等方面;本发明通过不进行任何机械移动的高速扫描而得到精密的分布图方面，是特别有用的。它使用了可将系列光条带图案投射到目标物上的投射仪和能接受覆盖有条带的图象的电视摄象机。为得到分布图，视频图象的译码工作在2的补码范畴内进行。

在工业和军事部门各类任务的自动化方面，观测起着重要的作用。在完成闭环反馈的任务中，三维检测是一种必不可少的传感手段，以便系统能适应环境，并在不稳定的环境下有效地完成任务。为向系统的控制器提供更可靠的信息，具有三维处理能力以及普通的二维成象能力是非常有用的。从生产效率和特性指数方面来看，可受益的应用领域非常广泛，例如三维部件的检查及编制，自推进运载工具的三维导航、对空监测及核工厂的监测。在获得位置信息方面，主要是在两个技术领域内做了大量努力。

第一个领域是被称之为“2·X-D”的或者准三维3-D的技术，该项技术避免了视场中全部可分辨的图象单元的分布测量。而是将普通灰度的二维图象与先有知识相结合，借助人的知识估价位置分布图。作为替代，与二维图象相联系的也可是任意的多级稀疏分布的测量，该种测量从单级平均分布测量可变化到对精选的感兴趣点的测量。数X表明了此专门技术和三维系统相比的精确程度。这个领域内各种技术的优点是数据检测的速度。其缺点是当其在不稳定的环境中使用时会出现不可避免的多值性。

第二个领域的分布测试技术，是称之为“3·O-D”，或者纯三维的技术，在这里，对视场中的每一个象素都进行了位置测量。主要通过使用活动的光照明，该技术大体上可产生一个“高反差分布图”。因为这是一种计量测量，它就不与任何因进行估算所引起的多值性相联系，这种多值性在2·X-D方法中是不可避免的。这个领域可分为三种技术。第一种是单光束扫描技术，它使用一种机械的光束转向装置，通过测定扫描时间或编码的返回光束的位相，一点接一点地进行测量。对位于远处的目标，这是一种合适的方法，因为它最为有效地使用了视场中特殊点上所给出的光，而且使信噪比为最大。由于扫描时所需的时间以及需要机械扫描元件，这种技术的缺点是速度慢。

3·O-D类分布测量的第二种技术利用以倾角θ投射到物空间上的条带，而不是用点。检测同一目标的电视摄象机用二维阵列的检测器进行图象接受。由于投射倾角，在接受的视频图象上，直条带发生了畸变，使用简单的三角学知识来剖析数据检测过程，可将畸变量转变为表面分布。这项技术相对于前面所说的技术有一个明显的优点，就是可以省略掉使用不方便的机械扫描器和复杂的位相测量要求。它特别适合于在下述情况下使用，如对带式传送器上输送零件的检查，以及用作为光学焊缝跟踪装置。这项技术的缺点仍然是速度慢。为估算单一条带的结果，需要花费整帧图象的时间。如果每帧图象为256个条带所覆盖，则至少需要7秒钟来记录数据，假定普通的一帧图象的时间为30毫秒。这样，对于很多实际的识别应用来说就太慢了。

在“3·O-D”领域中的第三种技术利用了多条带的图案投射。因为一个图案覆盖了整个视场，则单独一帧视频图象就能被用来得到全部条带的畸变量。因此，它是一种高效的数据检测技术。然而，只有当发生畸变的条带作为连续函数出现时这才是正确的。如果在表面分布中存在着任何不连续性，则在产生严重多值性的边界上，各条带是不连续的。这样，这项技术被限制为对相当平滑的表面的分析或者被限制在对局部斜率的估算方面。对于在结构不定的环境下可靠的目标识别来说，这是不理想的。

问题是如何解决在“3·O-D”领域内的第二种和第三种技术所产生的困境。如果速度得到改善，这些技术就要面临多值性。如果消除了多值性，则该技术面临的问题是速度慢。

本发明的主要目的就是提供一种方法和装置，在不使用机械移动及不产生任何多值性的情况下得到高反差的分布图。

本发明在广义上包括测定分布在三维物空间中目标上大量点的位置的方法，该方法使用投射仪，并且使用具有大量象素单元的电视摄象机，这些排列在x-y平面上，照在这些象素上的光可得到检测，摄象机的光轴垂直于所述x-y平面，所述方法的特征在于下述步骤：将一系列单值编码光条带沿一条轴线投射到物空间内和目标物上，该轴线与电视摄象机的光轴成一倾角，以便使一些编码光被目标上的点反射到电视摄象机，在一系列的图案中，通过使每一个条带以单一的顺序有选择地变暗和变亮，对所述条带编码;对于一系列光条带图案，记录下在每个象素单元上所检测到的反射光的编码图案;计算每个所述能将光反射到各象素的点到电视摄象机的距离，它是作为象素的x-y坐标和在该象素单元上所检测的编码光信号的函数。

在这里介绍最佳的实施方案中，操作方法是将一系列的光条带图案以与电视摄象机的光轴成一倾角投射到目标物上，摄象机置于目标的前面，以便使目标物上所反射的投射光被摄象机所接收。对光条带以二进制形式进行编码，方法是有选择地令每个条带在相继的图案中按单一顺序变暗和变亮。为提供所要求的分辨率，整个物空间由具有选定数目的相邻条带图案所覆盖。为对每一个分立的条带单一地进行译码，所需要的条带图案数等于条带数的log₂。

电视摄象机中每个象素所接收的单值编码的反射光是将目标照亮的特定条带的标记，因此也是目标位置的标记。利用接受反射光信号的象素坐标容易得到目标的x-y坐标。根据象素的x轴坐标和照明光条带的已知位置，可测定z轴坐标。

由于本发明利用象素坐标信息和已知编码的光条带轨迹，使用一般的三角学知识就可决定目标与摄象机的距离，因而本发明提供了一个特别简单的能迅速地决定该距离的装置。在物空间建立一个三维直角坐标系，x轴和y轴平行于电视摄象机的x-y平面，其z轴平行于摄象机的光轴。通过这个坐标系投射光条带，这些光条带平行于y轴，以一倾角与x轴和z轴相交。x轴和z轴的标度根据各条带与相关坐标轴的倾交线的宽度来确定。此外，摄象机内象素陈列的x轴标度系根据物空间坐标系x轴上的标度来确定。

使用这个坐标系，对各条带进行计数并从坐标原点起相应地顺序地进行编码。例如，第D个条带与x轴和z轴相交，交点均在距原点D个单位的相应标度处。因为用数D的二进制数来为第D个条带编码，那么就可以很简单地测定被第D个光条带所照射的目标距物空间坐标系原点的距离，方法是由接受到的编码信号中，减去接受了第D个条带的反射光的象素的x坐标。

在最佳方案中，物空间坐标系的原点位于物空间中心的附近，而且条带沿着通过原点的零级条带的正负方向来计数。使用2的补码记号以照顾典型程序数字计算机的兼容性，该计算机用于调整投射的条带图案、数据采集和分布的计算。

在一个和物空间的x尺寸相比其纵深相当有限的区域里，条带图案可按要求的次数并排地重复。本发明还包括添加附加条带图案，以提供一个奇偶检验位，它通过消除因意外的目标移动或二次反射所产生的错误数据来提高可靠性。通过采用奇奇偶的方案，可消除掉通过原点的零级条带所产生的盲斑。

本发明包含了实施上述技术的方法和设备，它所提供的很多独特优点包括：高可靠性、高速、数字兼容性、灰度信息和高分辨率。

附图简介

从下面的实施方案通过实例并配合附图对最佳实施方案的描述，可以得到对本发明的全面了解。

图1是实施本发明的装置结构的透视图;

图2是说明电视摄象机的几何分布和图1中与目标物相关的投射仪的示意图，目标物距电视摄象机的距离有待测量;

图3是说明用于为投射仪所产生的光条带图案进行编码的体系示意图;

图4到图7，是一系列由投射仪产生的编码光条带图案，为说明方便，各图条分成为16个条带;

图8表明了投射在图2中目标物上的最低位的条带图案，并且表示了用于测定位置的坐标系;

图9是根据编码条带图案所产生的数据来测定目标位置的方法的示意图;

图10是表明基于本发明的测位技术的示意图，在那里两组条带图案被并排地投射;

图11是说明应用本发明给三维目标物表面作图的示意图。

图1表示了实施本发明的装置结构，该装置包括能将一系列光条带图案投射在包含有目标物的空间3上的投射仪1，上述目标物的位置是有待测定的，该装置还包括有普通的电视摄象机5，对每一个光条带图案，摄象机5都记录物空间内目标物的反射光的光电平。通常，摄象机具有数百个排列成x-y阵列的检测器。每个其光强可由一个这样的检测器来测量的离散点被称为一个象素。通用数字计算机7控制投射仪1所产生的编码光条带图案，并将摄象机5中每个象素处所检测到的光强的大小转换成为二进制信号，当光强低于给定的阈值时该二进制信号的值为“0”，高于阈值时其值为“1”，接着对每个光条带图案将每个象素处产生的二进制信号存贮起来，然后对所贮存的信号进行处理，以测定目标与摄象机5的距离。

图2表明，投射仪1相对于摄象机5进行了适当的几何配置，使投射仪的投射轴9与摄象机的光轴11成θ角。由于表面散射，一部分由投射仪1投射到目标13和15上的光以θ角被反射并为摄象机5所检测。

如图3所示，投射仪1产生了光条带图案17。条带17沿垂直于轴9和轴11所成平面的方向延伸。在投射仪1所产生的一系列图案中，各条带或被照亮（亮），或未被照亮（暗）。各条带均用单值的二进制数进行了编码，该二进制数代表了这一系列图案里各图案中的该条带状态，“1”代表亮，“0”表示暗。作为例子，图3中所投射的图案被分成为16个相邻的、离散的、竖直的等宽条带。在一般的系统中，条带的数目要多得多，但无论如何，选择的数目应能提供所要求的分辨率，它由条带的宽度来决定，在以后的论述中这将会变得更为清楚。条带17中的每一个均被赋与一个数，从左边条带的-8开始，每个相邻的条带加1，直到+7。使用2的补码记号，这样-8可用1000表示，-7用1001直到+7用0111表示。为能唯一地识别这16个条带，这种设置要求每个数为四个比特。赋与每个条带的二进制数示于图3中的条带下面，竖直向下读，从最高位（SMB）到最低位（LSB）。

为了得到对每个条带进行编码所需的四个比特，投影仪1产生了示于图4到图7中的四种不同的条带图案。在图4表示的第一种图案中，所产生的条带与代表16个条带数字中的每一个的最高位相一致，右面的所有条带都是暗的（具有值“0”）而左面的条带都是亮的（具有值“1”）。实际上，这产生了两个复合条带，一个亮的和一个暗的。在图5表示的第二种图案中，四个复合条带的空间频率是图4的两倍，但在宽度上仅为图4条带的一半。类似地，在图6所示的第三种图案中，复合条带的空间频率是代表最高位图案的四倍，而复合条带的宽度仅为图4条带的四分之一。在图7所示的第四种图案（它代表了最低位）中，邻近条带处于相反的状态，其空间频率为代表最高位图案的八倍。

摄象机以二进制形式接收图4到图7中的四种条带图案在目标13和15上所产生的反射（见图3）。通过了解在摄象机中每个象素处所接收的反射光的经历，可确定各点处的条带的级数。换言之，每个象素位置上产生的二进制数表示在目标把光反射到该象素上时，究竟是那一个条带正在照射目标。在这一点上，应当注意到，摄象机内象素的数目与条带的数目之间设有必要的对应关系，只是条带的宽度至少要与象素相同。

对投射仪1的取向进行调整，以对准物空间的中心，并使投影仪的轴9和摄象机的光轴11以倾角θ相交于x-z坐标的原点（见图2）。图8放大地表示了图2中目标13和15周围的区域，两图的x-z坐标重合，图8中投射了图7中的最低位的条带图案。如图8中所看到的那样，零级条带总是经过x-z的原点。这样，如果在原点处存在光反射表面，则其受到照射的情况为：暗，暗，暗，暗。如果反射表面沿z轴距原点为一个单位长（也就是说，距离变远），则其将受到1级条带的照射，所受到的照射情况是：暗，暗，暗，亮，这是由+1级条带所产生的特定顺序。由此可立即推导出，在条带级数和反射表面的距离间存在着线性关系。条带级数越高，则散射表面的距离越远。这样，对于沿z轴的散射表面来说，其距离能直接以数字形式作为在反射表面区域与z轴相交的条带所产生的二进制数读出来。

我已经设计了一种通用但是简单的译码方法，由该方法可得到物空间中所有点处的反射表面的距离。假定在物空间x-y-z内存在一个任意的散射点P。摄象机的作用就是获得点P在x-y坐标上的投影。因此，通过在检测器阵列中，找出被P点处的散射表面所反射的光照射的象素的横向地址和纵向地址，就很容易得到x和y的值。唯一存在的问题是如何利用上述地址信息和反射光的经历数据来得到z值。为此，我们在点P所在的x-z平面内做简单的几何分析，如图9所示。照在与点P对准的摄象机象素上的反射光的经历告诉我们，它属于D级条带，由此可知，点P位于第D级条带的光线轨迹19上的某处。

由图9，可以写出第D条轨迹线19的方程是：

Z＝AX+D （1）

其中A是直线的斜率，且值为负数，D为Z轴上的截距。由于所选择的X轴和Z轴上的相对刻度能使每个条带轨迹与各坐标轴的相交点，处在刻度单位数与条带级数相对应的坐标位置上，因此，轨迹线19与Z轴的交点也出现在距原点为D的位置处。（见图8，图中第5级条纹在X＝5处交于X轴，在Z＝5处交于Z轴。）所以，直线19的斜率A等于-1。将其代入方程（1）中，我们得到：

Z＝D-X （2）

上式可作为沿第D级条纹19上任意点的z坐标的通用表达式。考虑P点，我们已经知道了接受来自点P的反射光的象素的x坐标，所以，通过代入X值，就很容易从该象素所接收的编码信号，得到相对距离（与坐标系原点的距离）。

将该项技术应用到实际问题中，可分别测定图8中目标13和15上A点和B点的相对距离。根据与点A相对准的象素的x坐标，可知x坐标是+5，或者为二进制形式的0101。如由图8中所看到的，点A被+7级条带所照射。这由点A的照射情况决定，它是暗，亮，亮，亮，或者为二进制数0111。将这些值代入方程（2），我们得到：

点A D＝0111

X＝0101（-

Z＝0010＝2₁₀

换句话说，Z坐标是十进制数的2。这样，仅仅通过从接收来自某点的反射光的象素所接受的编码信号（该编码信号代表了产生它的条带）中，直接减去代表该象素X值的二进制数，则即可简单而迅速地测定这一点的相对距离。

为说明该项技术也适用于负值，考虑点B，B点处的X坐标为-2，2补码记号为1110，而且B点被-6级条带所照射，它的编码为：亮，暗，亮，暗，由二进制数1010表示。将这些值代入方程（2）中，我们得到：

点B D＝1010

X＝1110（-

Z＝1100＝-4₁₀

这表明，点B的Z坐标为十进制数的-4。

在所覆盖的物空间在Z方向较窄而X方向很宽的情况下，所选择的条带图案序列可在X方向上重复，重复的次数视需要而定。例如，如果Z方向上16个单元足以覆盖所需纵深的区域，但在X方向上需要32个单元，图4到图7所表示的16条带的图案可并排地重复，就象图10对最低位图案所表示的那样。第二套图案23的编码与图3所示的第一套图案21的编码相同，在译码时，即使在两个图案的交界处也不会产生任何困难，这可由图8中点R的例子所说明，点R沿着第二套条带图案中-8级条带25的轨迹。这样，用2的补码记号，D等于-8，而X等于+7。使用方程（2），就可决定出：

点R D＝1000

X＝0111（-

Z＝0001＝1₁₀

这可通过对图8中的图形分析得到证实。当需要时，可加上几套条带图案以提供X方向上所需要的覆盖区域。应该注意到，Z轴的标度与X轴的标度成正比，而且两者均取决于条带的宽度。Z轴和X轴上标度的比决定于角θ。角θ越大，沿Z轴的分辨率越高。

虽然到目前为止，只是结合物空间内离散点测定，对本发明进行了说明，但是在具有轮廓的目标表面测绘方面，本发明也具有极大的价值。例如，如果本发明中的条带图案27被投射在图11所示的球29上，条带31将变成为弯曲的，就象在摄象机的焦面33上所看到的那样。由于沿摄象机焦面33中竖直线上的象素都具有相同的X坐标，条带31在焦平面垂线中点的上方和下方向左侧的弯曲就意味着，对任选竖线上的象素来说，该象素距离其横向中点越远，它就受到越高级数条带的照射，根据方程（2），可产生一个递增的范围测量，表明表面发生了远离观察者的弯曲。采用本发明，能迅速产生整个物空间精密的分布图。

本发明各项技术具有多项优点。首先，因为取消了所有的机械移动部件，因而具有高度的可靠性，而且光强的二进制码检测降低了对信噪比的要求，此外是译码方法简单，它不涉及任何假设或不确定性。通过简单地再增加一次具有图3所示的奇偶位图案的照射，就可以为编码信号提供奇偶位。每个象素的反射光经历的奇偶性都可在译码过程前得到检查。用这种方法，就能通过除去不可靠的象素，而提高系统的可靠性，这些不可靠象素的产生可以是因为意外的目标移动，或者是接受了由于极特殊的表面特性而产生的不希望二次反射。通过选择一个奇奇偶校验，可以得到另一个优点。由于零级条带暗，暗，暗，暗的编码所产生的盲斑，由奇奇偶系统所产生的亮奇偶位所消除。

本发明可以高速地得到全范围信息。它只需要log₂M帧图象，而不是M帧，这里M是可分辨的范围元素的数目，或所谓的“动态范围”。例如，在M等于256时，它只需要8帧（使用普通录象机大约为四分之一秒），因为译码方法极为简单，所以译码过程根本不会增加整个系统容量的负担。在这种分辨率的情况下，单条带技术需要的帧数多达256个（7秒钟多）。现在的技术与单一条带技术的数据检测时间之比为（log₂M）/M。一般说来，它等于由离散付立叶变换转变为快速付立叶变换所获得的时间的节省。这个优点随要求的动态范围的增加而增加。

本发明的光学三维数据检测系统的输出在本质上是数字。在未来的大量应用中，距离的2补码表示法将可方便系统与各种主计算机和通信通道的接口。

本发明的另一个优点是，由于系统使用一个普通的电视摄象机，从而可以使用普通灰度的视频信号。这就允许同时使用模拟灰度和数字距离信号。例如，可以通过将迭加在同一视频图象上的x-y坐标信息标在所有感兴趣的点上，来帮助监视机器人的操作员。

本发明的另一个优点，是距离分辨率△Z只受摄象机分辨率△X的限制。△Z＝（1/tanθ）△X，其中θ为摄象机与投影仪之间的倾角。因此，通过采用不同的透镜或增加调焦能力，就可以改变距离分辨率。它能产生大尺寸物体、小尺寸物体，或任何居于其间之物体的精密分布图。

虽然已经详细地论述了本发明的实施方案，但是，具有本技术领域技能的人可以理解到：根据本公开的全部技术，是可以对这些细节进行各种修正和变型的。因此，这里所公开的特殊装置只是用于说明本发明，而不是限制本发明的范围，本发明的范围，就是所附的权利要求、及其任何和所有的等价物的范围。

Claims

1、测定分布在三维物空间中的多个点的位置的方法，该方法使用投射仪和具有多个象素单元的电视摄象机，这些象素单元分布在一个x-y平面上，照在这些象素单元上的光能够得到检测，摄象机的光轴垂直于所述x-y平面，所述方法的特征在于以下步骤：

将一系列具有单值编码的光条带图案沿一轴线投射到物空间内的目标物上，该轴线与电视摄象机的光轴成一倾角，以便使一些编码光被目标物上的点反射到电视摄象机，在一系列的图案中，通过有选择地使各个条带按单一顺序变暗和变亮，对所述条带进行编码；

对一系列的光条带图案，记录在每个象素单元上所检测到的反射光编码图案；

计算将光反射到各个象素的所述各点到电视摄象机的距离，它是象素的x-y坐标及该象素单元上所检测的编码光信号的函数。

2、权利要求1的方法，其中所述一系列图案的数目等于图案中条带数目的log₂。

3、权利要求2的方法，其中条带图案并排地重复。

4、权利要求2的方法，包括以下步骤：投射附加的编码条带图案，以便对每个条带产生选定的奇偶检验位;计算每个象素所检测到的编码光信号的奇偶值，并消去任一象素所检测到的不具有选定奇偶值的编码光信号所计算出的距离。

5、权利要求1的方法，包括以下步骤：

在物空间内建立一个x-y-z坐标系，其X轴和Y轴平行于电视摄象机中象素阵列的相应坐标轴，其Z轴平行于摄象机的光轴延伸;其中投射步骤包括：

将一系列平行于坐标系Y轴的，具有编码光条带的图案沿一轴线投射到物空间内并投射到目标上，该轴线以一定倾角交于X轴和Z轴，以便使一些光被目标物反射到电视摄象机;该方法包括以下步骤：把坐标系X轴和Z轴上的标度确定为各条带与相应坐标轴的倾斜交汇宽度，并且把象素阵列的X轴标度确定为坐标系X轴标度的函数;

通过在所述系列图案中，以代表二进制数的单一顺序，有选择地使条带变暗和变亮，对每个所述条带进行编码，并使所编码的条带以依次相连的数字顺序从x-y-z坐标系的原点起通过该条带图案;

通过从象素单元所检测到的编码光信号中减去该象素的X坐标，来计算将光反射到各个象素的点在Z轴方向上的距离。

6、权利要求5的方法，其中条带图案在空间上并排地重复。

7、权利要求4的方法，其中x-y-z坐标系的原点近似地位于物空间的中心，并且其中在沿y轴离开原点的一个方向上，条带按正数顺序进行编码，而在相反方向上则按负数顺序进行编码，而经过原点的条带的编码为零。

8、权利要求7的方法，其中光条带图案在空间上并排地重复，在每次重复中，相应条带的编码相同。

9、权利要求7的方法，包括以下步骤：投射一个具有所述条带的附加图案，以对每个条带产生一个选定的奇偶检值，计算在每个象素处检测到的编码光信号的奇偶值，并消去任一象素处检测到的不具有选定奇偶值的编码光信号的计算距离。

10、权利要求7的方法，其中所述编码为负数的条带用2的补码记号进行编码。

11、权利要求10的方法，包括以下步骤：投射具有所述编码条带的附加图案，以为每个条带提供奇奇偶检验位，对每个检测到的编码光信号计算各象素单元的奇偶值，并消去对任一个所检测到的编码光信号不具有奇奇偶值的象素所计算的距离。

12、在x-y-z坐标系中测定目标上各点在Z方向上的位置的装置，该装置包括具有大量光接收象素的摄象机，这些象素排列在平行于坐标系x-y平面的x-y阵列中，而且摄象机的光轴平行于Z轴，所述电视摄象机具有为每个象素单元产生二进制形式的X坐标信号的装置;其特征在于：

投射器，用于将一系列具有光条带并进行了单值编码的图案沿一轴线投射到所述目标物上，该轴线以一定倾角与电视摄象机的光轴相交，以便使一些编码光被目标反射到所述摄象机，在坐标系的X轴和Z轴上都标有标度，该标度是由条带与相应轴的交汇宽度来确定的，并且象素阵列的X轴标度是由坐标系X轴上的标度确定的;该装置包括：

编码装置，用于通过在所述系列图案中，按代表二进制数的单一顺序，有选择地使条带变暗和变亮，对各个条带进行单值编码，而且编码后的条带以依次相连的数字顺序跨过整个图案：

计算装置，用于通过对于摄象机中的每一个象素，都从象素所接受的编码反射光信号中，减去X坐标信号来计算所述目标上各点在Z轴方向上的位置。

13、权利要求12的装置，其中所述投射器包括重复装置，用于在空间上并排地重复所述光条带图案系列，并且其中所述编码装置包括用相同的码来对每一重复中的对应条带进行编码的装置。

14、权利要求12的装置，其中电视摄象机的光轴受到了调整，使之与坐标系的Z轴共同向外延伸，其中投射器投射所述条带图案以使它们能通过坐标系的X轴，一部分条带在坐标原点的一侧，一个条带经过原点，而其它的在原点的另一侧，并且其中所述编码装置将一些所述条带编码成为依次相连的正二进制数，把通过原点的条带编码为零，并把其他所述条带编码成依次相连的负二进制数。

15、权利要求14的装置，其中所述编码装置将所述其它条带用2的补码记号编码成为负的二进制数。

16、权利要求15的装置，其中所述投射器投射附加的光条带图案，其中所述编码装置将所述附加图案编码成每一条带的奇奇偶数位，而且所述计算装置也计算每个象素所接受的编码光信号的奇偶性，并舍弃掉不具有奇奇偶性的信号。

17、权利要求14的装置，其中所述投射仪包括用于在空间上并排重复所述系列光条带图案的装置，而且所述编码装置包含有为每一重复中的对应条带编以相同编码的装置。