(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211358993.0 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 四川川大智胜软件股份有限公司 地址 610045 四川省成 都市武侯区武科东 一路七号 (72)发明人 游志胜　吕坤　游健　郭燕琼　 程鹏　熊伟　游迪　张娜　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 韩洋 (51)Int.Cl. G03B 21/14(2006.01) G03B 21/20(2006.01) G01B 11/25(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 10/141(2022.01)G06V 40/16(2022.01) (54)发明名称 非数字光机结构光投射模组、 采集装置及三 维测量系统 (57)摘要 本发明涉及光学检测三 维成像领域， 特别是 一种非数字光机结构光投射模组、 采集装置及三 维测量系统。 本发明提出了一种全新的非数字光 机结构光投射模组， 可取代传统光机条纹结构光 测量的昂贵且复杂的投射系统。 本发 明通过由多 组单通道投射装置组成的正弦结构光投射模组， 并通过电子开关依次选通对应的投射通道， 实现 投射多组具有固定相差的正弦光栅为测量结构 光。 本发明的结构简单， 具有稳定可靠、 免装调以 及维护性好等优点， 同时采用光栅进行多通道投 射取代传统的高造价的光学 投影机投射装置， 在 控制方面大大降低了技术难度， 也大幅缩减了成 本。 权利要求书1页 说明书6页 附图15页 CN 115421349 A 2022.12.02 CN 115421349 A 1.一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， 所述投射模组 （1） 包括电子开关以及 n个并排安装的单通道投射装置， n≥2； 所述电子开关与所述单通道 投射装置电连接， 用于根据接收的控制指令在线切换所述 单通道投射装置的工作状态； 所述单通道投射装置包括光栅片 （4） 、 投射镜头 （5） 以及照明光源 （6） ； 所述照明光源 （6） 用于为所述光栅片 （4） 提供照明； 所述光栅片 （4） 设置在所述照明光源 （6） 投影方向上； 所述投射镜 头 （5） 设置在所述 光栅片 （4） 上， 用于投射 正弦结构光。 2.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， n个所述单通 道投射装置的所述光栅片 （4） 为一体化正弦结构光栅， 且所述光栅片 （4） 中n组条纹间的相 位差满足2Kπ/n， 其中， K 取自然整数， 所述 光栅片 （4） 的宽度与所述投射镜 头 （5） 相匹配。 3.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， 所述投射镜头 （5） 的投射区域 为圆形， 且所述圆形与所述 光栅片 （4） 内切。 4.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， n个所述投射 镜头 （5） 的光轴平行且相邻所述投射镜 头 （5） 的间距相等。 5.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， 所述照明光源 （6） 为柯勒照明。 6.根据权利要求1所述的一种非数字光机结构光投射模组， 其特征在于， 所述照明光源 （6） 为近红外LED光源。 7.一种非数字光机结构光采集装置， 包括正弦结构光投射模组 （1） 、 双目采集模组以及 控制器， 其特征在于， 所述正弦结构光投射模组 （1） 为权利要求1 ‑6中任一所述的一种非数 字光机结构光投射模组； 所述双目采集模组包括两个IR采集相机 （2） 以及纹理RGB相机 （3） ； 两个所述IR采集相 机 （2） 分别设置在所述装置的两侧， 所述纹理RGB相机 （3） 以及所述正弦结构光投射模组 （1） 均设置于两个所述 IR采集相机 （2） 之间； 所述控制器分别与所述双目采集模组以及所述正弦结构光投射模组 （1） 电连接； 所述 控制器用于在线控制所述正弦结构光投射模组 （1） 依 次选通对应的投射通道， 同时控制所 述双目采集模组进行图样的采集。 8.一种非数字光机结构光三维测量系统， 其特征在于， 所述系统包括权利要求7所述的 一种非数字光机结构光采集装置以及处 理器； 所述处理器用于根据 所述采集装置获取的结构光图样进行三维人脸重建， 生成空间三 维实体。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115421349 A 2非数字光机 结构光投射模组、 采集装 置及三维测量系统 技术领域 [0001]本发明涉及光学检测三维成像领域， 特别是一种 非数字光机结构光投射模组、 采 集装置及三维测量系统。 背景技术 [0002]在现有的三维人脸采集与识别的系统中， 三维人脸识别由于其无接触、 高识别率 和高防伪性能的优点， 在公共安全、 金融、 交通及其它民用领域具有非常广阔的应用前景， 是建设智能化 公共服务平台、 智慧城市和平安城市的重要核心 技术之一。 众所周知， 三 维人 脸识别快速发展的前提是要有高集 成度、 高速、 高精度的三 维人脸采集设备。 但目前对于高 速高精度方面的技 术和应用还不完 善， 实用性还不强。 [0003]现有的高精度三维重建方法主要是基于结构光三维测量轮廓术， 主要是基于主动 结构光和 三角测量的原理将脸部作为普通的测 量对象， 其中， 被认为最有发展优势及市场 前景的是条 纹投影轮廓术 （FPP） ， 可用于测量动态物体。 FPP中最常用的有两种方案， 一种是 傅立叶变换轮廓测量 （FTP） ， 它是一种代表性的单帧方案， 只需要一帧条 纹即可完成三 维重 建， 非常适合于高速3D测量。 然而， 由于带通滤波的局限性和参数选择的谨慎性， FTP方法在 对象形状随时间变化的复杂动态场景中实现自动处理 时具有较大的挑战性。 另一种是相移 轮廓术 （PSP） ， 与FTP相比， PSP以其更高的精度， 更大的分辨率， 更低的复杂度以及对环 境光 的不敏感性而闻名。 因此， PSP更适合用于高速高精度三维人脸数据的采集。 但在此基础上 大多应用的技术方案为光机投影， 即DLP投影部件或者是lcos投影器件等， 其 都有着系统复 杂， 造价成本高等因素。 [0004]所以如今需要一种结构更加简单， 成本更低的非数字光机结构光投射模组、 采集 装置及三维测量系统。 发明内容 [0005]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的系统复杂， 造价成本高的问题， 提供 一种非数字光机结构光投射模组、 采集装置及三维测量系统。 [0006]为了实现上述发明目的， 本发明提供了以下技 术方案： 一种非数字光机结构 光投射模组， 所述投射模组 （1） 包括电子开关以及n个并排安 装的单通道投射装置， n≥2； n决定着相移 步数及测量需要采集的张数， 原则上测量精度随n 的变大而提高。 [0007]所述电子开关与所述单通道投射装置电连接， 用于根据接收的控制指令在线切换 所述单通道投射装置的工作状态； 所述单通道投射装置包括光栅片、 投射镜头以及照明光源； 所述照明光源用于为 所述光栅片提供照明； 所述光栅片设置在所述照明光源投影方向上； 所述投射镜头设置在 所述光栅片上， 用于投射正弦结构光。 本发明提出了一种全新的非数字光机结构光投射模 组， 可取代传统数字编码光机条纹结构光测量的昂贵且复杂的投射系统。 本发明通过由多说　明　书 1/6 页 3 CN 115421349 A 3