本申请涉及物体的三维测量领域，具体而言，涉及一种新型线条结构光三维传感装置。
背景技术：
三维扫描仪在人机交互、工业检测、安防监控、机器人和自动驾驶等领域都有广泛用途，在对物体进行三维测量时，常见的方法有单线扫描和条纹结构光测量，两种方式都能够实现对物体的高精度三维测量。其中，条纹结构光测量的原理是使用投影仪或光栅等设备，将变化的黑白相间的条纹图案投射到被测物体表面，连续拍摄多张照片，识别照片中条纹的位置，并通过光学三角测光法对深度信息进行计算。如图1所示，为七阶二进制条纹图案变换序列，七阶条纹能够产生128种图案，需要连续拍摄七张照片得出一副深度图。单线扫描虽然原理简单，但是扫描时间需要数秒才能完成，不适于高精度领域进行三维测量使用；条纹结构光测量与单线扫描相比精度低，但是采用的投影仪或者光栅存在转换速度慢、扫描时间长、价格昂贵的缺点。
针对相关技术中三维测量精度低、转换速度慢的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本申请的主要目的在于提供一种新型线条结构光三维传感装置，以解决三维测量精度低、转换速度慢的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了一种新型线条结构光三维传感装置。
根据本申请的新型线条结构光三维传感装置，包括：光源阵列装置、衍射光学元件、图像获取装置和对所述光源阵列装置和所述图像获取装置进行控制的控制电路板，
光源阵列装置用于将若干条光束从不同角度进行发射，光源阵列装置的控制端与所述控制电路板的控制信号输出端连接；
衍射光学元件用于对所述光源阵列装置发射的光束进行分束以及控制所述光束分束后投射光斑为线条光斑，并将所述线条光斑投射到投影面以及放置于所述投影面前方的被测物体上；
图像获取装置用于获取所述线条光斑在所述投影面以及所述被测物体上的投射图像，所述图像获取装置的控制端与所述控制电路板的控制信号输出端连接。
进一步的，所述图像获取装置的数量为多个，所述图像获取装置从不同角度获取所述线条光斑在所述投影面以及所述被测物体上的投射图像。
进一步的，所述新型线条结构光三维传感装置还包括外壳，所述衍射光学元件、所述光源阵列装置、所述图像获取装置和所述控制电路板设置在外壳内。
进一步的，所述光源阵列装置为激光器阵列。
进一步的，所述图像获取装置为照相机。
进一步的，所述外壳的内壁上开设有与外部贯通的投射孔和拍摄孔，所述光源阵列装置和衍射光学元件对准投射孔，图像获取装置的拍摄端对准拍摄孔。
进一步的，所述衍射光学元件安装在投射孔内。
进一步的，所述新型线条结构光三维传感装置还包括进行供电的电源线，所述外壳的内壁上开设有与外部贯通的电源线接口，所述电源线穿过电源线接口与所述图像获取装置的电源端连接。
进一步的，所述新型线条结构光三维传感装置还包括进行供电的电源线，所述外壳的内壁上开设有与外部贯通的电源线接口，所述电源线穿过电源线接口与所述控制电路板的电源端连接。
进一步的，所述新型线条结构光三维传感装置还包括传输数据信号的数据传输线，所述外壳的内壁上开设有与外部贯通数据线接口，所述数据传输线穿过数据线接口与所述控制电路板的数据传输端连接。
在本申请实施例中，采用衍射光学元件对光束进行分束，并控制光束投射的光斑形状，替代了原有的亮暗条纹结构光对物体的三维测量方案，通过光源阵列装置从若干个不同角度对外投射光束，光束经过分束后以线条光斑的形式投射到投影面以及被测物体上，通过图像获取装置对投影面以及被测物体上投射的线条光斑图像进行获取，通过结构光编码测量法即可计算出被测物体的三维空间位置。通过对光源阵列装置的光束投射角度和光束投射数量进行控制，可形成不同的投射光斑组合，达到了快速投射，精度可自主调节的目的，从而实现了提高三维测量精度低和转换速度的技术效果，进而解决了三维测量精度低、转换速度慢的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是现有条纹结构光三维测量方法中二进制条纹图像的示意图；
图2是本申请新型线条结构光三维传感装置的俯视剖视图；
图3是本申请新型线条结构光三维传感装置的正视图；
图4是本申请新型线条结构光三维传感装置的工作流程图；
图5是本申请新型线条结构光三维传感装置采用等间距、二分法投射图像的示意图；以及
图6是本申请新型线条结构光三维传感装置的工作原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及他的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“内”、“外”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图2、图3所示，本申请涉及一种新型线条结构光三维传感装置，该新型线条结构光纤维传感装置，包括外壳1、衍射光学元件(DOE)9、光源阵列装置4、图像获取装置8和控制电路板5，外壳1的内壁上开设有与外部贯通的投射孔2和拍摄孔3，衍射光学元件9、光源阵列装置4、图像获取装置8和控制电路板5设置在外壳1内，衍射光学元件9安装在投射孔2内，光源阵列装置4对准衍射光学元件9，图像获取装置8的拍摄端对准拍摄孔3，光源阵列装置4用于将若干条光束从不同角度进行发射；衍射光学元件9用于对光源阵列装置4发射的光束进行分束以及控制光束分束后投射光斑为线条光斑，并将线条光斑投射到投影面以及放置于投影面前方的被测物体上；图像获取装置8用于获取线条光斑在投影面以及被测物体上的投射图像。光源阵列装置4的控制端与控制电路板5的控制信号输出端连接，图像获取装置8的控制端与控制电路板5的控制信号输出端连接。
图像获取装置8的数量可以为多个，各图像获取装置8分别从不同角度获取线条光斑在投影面以及被测物体上的投射图像，从多角度对投射图像进行获取，能够保证获取的投射图像更加准确，从而能够达到更加稳定和精确的测量效果。
本申请的一些实施例中所采用的光源阵列装置4为激光器阵列，所采用的图像获取装置8为照相机。
如图4所示，该装置的工作方法如下所述：
步骤S1：将被测物体放置于投影面前方；
步骤S2：将光源阵列装置4发射的一条光束经过衍射光学元件9分束后，通过衍射光学元件9控制分束后光束以线条光斑的形式投射到投影面以及被测物体上，并通过图像获取装置8获取该时刻下投影面以及被测物体上的投射图像；
步骤S3：每通过图像获取装置8获取一次投射图像后，在与之前光束不同的投射角度上增加一条光束射向衍射光学元件9，衍射光学元件9分别对各条光束控制分束后所投射的各线条光斑并排投射到投影面以及被测物体上；
步骤S4：每增加一条光束，都要通过图像获取装置8获取在投影面以及被测物体上的投射图像。
从若干条不同角度投射的光束中，增加或者减少至少一条光束，从而在投影面以及被测物体上获得新的图像；
从若干条不同角度投射的光束中，改变至少一条光束的宽度，从而在投影面以及被测物体上获得新的图像；
步骤S5：根据图像获取装置8采集到的各投射图像通过结构光编码测量法计算出被测物体的三维空间位置。
本申请的一些实施例中，投射光束的光源可以为可见光源，也可以为不可见光源。
如图5所示，以衍射光学元件9对光束的分束采用等间距、二分法为例，对本申请进行具体说明：
在t＝1时，一条光束通过衍射光学元件9后，在投影面和被测物体上生成包含1个条形光斑的投射图像；
在t＝2时，增加一条光束通过衍射光学元件9后，将原投射在投影面和被测物体上生成包含2个条形光斑的投射图像；
在t＝3时，增加一条光束通过衍射光学元件9后，将原投射在投影面和被测物体上生成包含4个条形光斑的投射图像；
在t＝4时，增加一条光束通过衍射光学元件9后，将原投射在投影面和被测物体上生成包含8个条形光斑的投射图像；
依次类推；
在t＝7时，增加一条光束通过衍射光学元件9后，将原投射在投影面和被测物体上生成包含128个条形光斑的投射图像。
图像获取装置8连续获取下t＝1至t＝7个时刻的投射图像，根据图像中线条光斑的数量和位置变化的规律，通过结构光编码测量法可以确定任意时刻该位置的光束与投影图像中的线条光斑对应关系。
结构光编码测量法为现有的对动态场景深度的测量方法，其中结构光编码测量法，包括以下步骤：
步骤C1：求变形条纹U的二值图像B；
步骤C2：黑白条纹对解码；
步骤C3：根据De Bruijn序列求黑白条纹对序号；
步骤C4：用外极线段求黑白条纹对的连续序号；
步骤C5：用相位差求匹配点坐标；
步骤C6：用线面相交关系求深度值。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：采用衍射光学元件9对光束进行分束，并控制光束投射的光斑形状，替代了原有的亮暗条纹结构光对物体的三维测量方案，通过光源阵列装置4从若干个不同角度对外投射光束，光束经过分束后以线条光斑的形式投射到投影面以及被测物体上，通过图像获取装置8对投影面以及被测物体上投射的线条光斑图像进行获取，通过结构光编码测量法即可计算出被测物体的三维空间位置。通过对光源阵列装置4的光束投射角度和光束投射数量进行控制，可形成不同的投射光斑组合，达到了快速投射，精度可自主调节的目的，从而实现了提高三维测量精度低和转换速度的技术效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。