1)的相位编号。相位线被布置成是均匀间隔的， 使得相位偏移等于：
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【主权项】
1. 一种三维扫描仪，包括： 投影机，其被配置成将光图案发射至表面上，所述光图案包括： 第一区域，其具有第一对相对的锯齿形边缘，所述第一区域具有第一相位； 第二区域，其具有第二对相对的锯齿形边缘，所述第二区域具有第二相位，所述第二区 域相对于所述第一区域偏移第一相位差； 第三区域，其具有第三对相对的锯齿形边缘，所述第三区域具有第三相位，所述第三区 域相对于所述第二区域偏移第二相位差； 摄像机，其被耦接至所述投影机并且被配置成接收来自从所述表面反射的所述光图案 的光；以及 处理器，其被电耦接至所述摄像机，以根据所述第一区域、所述第二区域及所述第三区 域的反射光来确定所述表面上至少一个点的三维坐标。
2. 根据权利要求1所述的扫描仪，其中，所述第一对相对的锯齿形边缘中的每个边缘 包括重复的图案，所述重复的图案具有由两个相邻的峰之间的距离定义的周期，所述第一 相位差和所述第二相位差为所述周期乘以一除以预定数的商，所述预定数由所述光图案中 不同的相位区域的数量定义。
3. 根据权利要求2所述的扫描仪，其中，所述第一区域具有至少由所述周期定义的第 一相位编号，并且所述第二区域具有至少由所述周期定义的第二相位编号。
4. 根据权利要求3所述的扫描仪，其中，所述第一相位编号减去所述第二相位编号是 奇数。
5. 根据权利要求4所述的扫描仪，其中，所述第一相位编号减去所述第二相位编号是 偶数。
6. 根据权利要求3所述的扫描仪，其中，所述光图案还包括： 在一端的第一复数个区域，所述第一复数个区域中的每个区域具有一对锯齿形边缘； 被布置在相对端的第二复数个区域，所述第二复数个区域中的每个区域具有一对锯齿 形边缘； 其中，所述第一复数个区域中的相邻区域中的每个区域具有使得第二相邻段的相位编 号减去第一相邻区域的相位编号是奇数的相位关系；以及 其中，所述第二复数个区域中的相邻区域中的每个区域具有使得第四相邻区域的相位 编号减去第三相邻区域的相位编号是偶数的相位关系。
7. -种三维扫描仪，包括： 壳体； 投影机，其被设置在所述壳体内并且被配置成发射具有第一复数个区域的光图案，所 述第一复数个区域中的每个区域具有第一对边缘，所述第一对边缘具有锯齿形状，所述第 一复数个区域包括预定数的均匀间隔的相位，所述均匀间隔的相位在沿所述第一复数个区 域的长度的第一方向上彼此偏移； 数字摄像机，其被设置在所述壳体内并且被配置成接收来自从表面反射的所述光图案 的光；以及 处理器，其被耦接至所述数字摄像机以进行通信，当在所述处理器上执行可执行计算 机指令时，所述处理器响应于所述可执行计算机指令，以响应于接收到来自所述光图案的 光来确定所述表面上的至少一个点的三维坐标。
8. 根据权利要求7所述的扫描仪，其中，所述第一复数个区域中的每个区域具有相位 编号，所述第一复数个区域还包括： 被布置在所述光图案的一端的第二复数个区域，其中，所述第二复数个区域中的区域 的相位编号与前一区域的相位编号的差为奇数；以及 被布置在所述光图案的相对端的第三复数个区域，其中，所述第三复数个区域中的区 域的相位编号与前一区域的相位编号的差为偶数。
9. 根据权利要求8所述的扫描仪，其中，通过从第二区域的所述相位编号中减去第一 区域的所述相位编号来确定所述第一复数个区域中的相邻区域之间的相位差。
10. 根据权利要求9所述的扫描仪，其中，当所述相邻区域之间的所述相位差为负数 时，通过从所述第二区域的所述相位编号中减去所述第一区域的所述相位编号并且加上所 述均匀间隔的相位的预定数来确定所述第一复数个区域中的所述相邻区域之间的所述相 位差。
11. 根据权利要求7所述的扫描仪，其中，所述壳体的尺寸适合由单人携带和操作。
12. 根据权利要求11所述的扫描仪，还包括显示器，所述显示器被耦接至所述壳体并 且被电耦接至所述处理器。
13. 根据权利要求12所述的扫描仪，其中，所述处理器还响应于可执行计算机指令以 在所述显示器上显示所述至少一个点。
14. 根据权利要求8所述的扫描仪，其中，所述第一复数个区域具有梯形形状。
15. 根据权利要求14所述的扫描仪，其中，所述均匀间隔的相位的所述预定数等于 i°
16. -种确定表面上的点的三维坐标的方法，所述方法包括： 从投影机发射光图案，所述光图案包括第一复数个区域，其每个均具有一对边缘，所述 一对边缘具有锯齿形状，其中，所述第一复数个区域中的相邻区域具有不同的相位，所述投 影机具有源平面； 使用数字摄像机接收来自被所述表面反射的所述光图案的光，所述数字摄像机具有图 像平面，所述数字摄像机与所述投影机间隔基线距离； 在所述图像平面上获取所述光图案的图像； 确定针对所述第一复数个区域中的至少一个区域的所述图像平面上的至少一个中 心； 通过所述图像平面上的所述至少一个中心来定义图像核线； 确定对应于所述至少一个中心的所述源平面上的至少一个图像点； 通过所述源平面上的所述至少一个图像点来定义源核线；以及 至少部分地基于所述至少一个中心、所述至少一个图像点以及所述基线距离来确定所 述表面上的至少一个点的三维坐标。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一复数个区域中的每个区域具有相位 编号。
18. 根据权利要求17所述的方法，还包括： 确定所述图像中的所述第一复数个区域中的每个区域的相位编号，所述第一复数个区 域包括第一区域、第二区域以及第三区域； 确定所述第一区域与所述第二区域之间的第一相位差； 确定所述第二区域与所述第三区域之间的第二相位差。
19. 根据权利要求18所述的方法，还包括根据所述第一区域和所述第二区域生成第一 编码，所述第一编码包括所述第一相位差与所述第二相位差。
20. 根据权利要求19所述的方法，还包括针对所述第一复数个区域中的每三个连续区 域生成多个编码，其中，所述多个编码中的每个编码在所述光图案中是唯一的。
21. 根据权利要求18所述的方法，其中： 所述第一复数个区域包括在一端的第二复数个区域以及在相对端的第三复数个区 域； 所述第二复数个区域中的每个区域具有第三相位差，所述第三相位差被定义为所述 第二复数个区域中的区域的相位编号与前一线的相位编号之间的差，所述第三相位差为奇 数；并且 所述第三复数个区域中的每个区域具有第四相位差，所述第四相位差被定义为所述第 三复数个区域中的区域的相位编号与前一区域的相位编号之间的差，所述第四相位差为偶 数。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，当区域的第三相位差为负数时，所述区域的第 三相位差被定义为所述区域的相位编号与前一区域的相位编号之间的差加上预定数，所述 预定数等于所述光图案中不同的相位区域的数量。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中，所述锯齿形状的周期是两个相邻的峰之间的 距离，所述第一复数个区域中的两个相邻区域之间的相位的差基于所述预定数和所述周 期。
【专利摘要】提供了一种三维扫描仪。该三维扫描仪包括将光图案发射至表面上的投影机。光图案包括第一区域，其具有一对相对的锯齿形边缘以及第一相位。在光图案中提供了第二区域，其具有一对相对的锯齿形边缘以及第二相位，该第二区域相对于第一区域偏移第一相位差。在光图案中提供了第三区域，其具有第三对相对的锯齿形边缘以及第三相位，该第三区域相对于第二区域偏移第二相位差。摄像机被耦接至投影机并且被配置成接收光图案。处理器根据第一区域、第二区域及第三区域的反射光来确定表面上的至少一个点的三维坐标。
【IPC分类】G01B11-25
【公开号】CN104838228
【申请号】CN201380063707
【发明人】保罗·阿特韦尔, 克拉克·H·布里格斯, 伯纳姆·斯托克斯, 克里斯托弗·迈克尔·威尔逊
【申请人】法罗技术股份有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年10月18日
【公告号】DE112013005794T5, US20140152769, WO2014088709A1