【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于校准检测器的至少一个相机和至少一个投影仪的方法、一种用于确定至少一个对象的位置的方法、一种检测器、一种移动装置以及多种用途。根据本专利技术的装置、方法和用途具体地可以用于各个领域，例如日常生活、游戏、交通技术、生产技术、安保技术、摄影(比如用于艺术、文档或技术目的的数字摄影或视频摄影)、医疗技术、家庭护理、智能生活或用于科学。进一步地，本专利技术具体可以用于例如在建筑学、计量学、考古学、艺术、医学、工程或制造领域中扫描一个或多个对象和/或扫描风景，比如用于生成对象或风景的深度剖面。然而，其他应用也是可能的。
技术介绍
0、现有技术
1、本专利技术涉及使用射束剖面分析(beam profile analysis，bpa)的深度测量，也称为光子比率深度(depth-from-photon-ratio，dpr)技术。关于射束剖面分析，请参考以下文献：wo 2018/091649 a1；wo 2018/091638 a1；wo 2018/091640 a1；以及c.lennartz、f.schick、s.metz的“whitepaper-beam profile analysis for 3d imaging andmaterial detection[白皮书-用于3d成像和材料检测的射束剖面分析]”，2021年4月28日，德国路德维希港，这些文献的完整内容通过引用包括在本文中。射束剖面分析可以与结构光技术相结合，例如如wo 2019/042956中所述的。
2、通常，在这些装置和方法中，由
3、例如，us 11,025,887 b2描述了使用投影仪的深度相机配置。一个示例包括：在相机系统的第一相机中对第一特征和第二特征进行成像，其中，从第一相机到投影仪的距离是已知的；在相机系统的第二相机中对第一特征和第二特征进行成像，其中，从第二相机到投影仪的距离是已知的；确定第一相机与第二相机之间针对第一特征的第一视差；确定第一相机与第二相机之间针对第二特征的第二视差；以及使用第一视差和第二视差来确定第一相机的对极线对准误差。
4、us 2019/304121 a1描述了一种用于估计或测量使用内窥镜捕获的一个或多个图像中的感兴趣对象的物理区域或物理体积的方法和设备。确定一个或多个图像中的感兴趣对象。内窥镜捕获一个或多个结构光图像，以得出与感兴趣对象相对于内窥镜的相机相关联的距离信息。然后基于一个或多个图像以及距离信息确定感兴趣对象的物理区域大小或物理体积大小。
5、ben-hamadou achraf等人:“flexible calibration of structured-lightsystems projecting point patterns[结构光系统投射点图案的灵活校准]”，计算机视觉和图像理解，第117卷，第10期，2013年10月1日，第1468-1481页，xp055916027，美国issn:1077-3142，doi:10.1016/j.cviu.2013.06.002,www.sciencedirect.com/science/article/pii/si077314213001069/pdfft？md5＝1986ea98ca03f07dba60elal0090fb4a&pid＝l-s2.0-si077314213001069-main.pdf描述了披露的一种校准sls投射点图案的方法。使用数值优化程序来估计投影仪光学中心以及源自投影仪的光线。
6、cn 111 243 002 a涉及一种单目激光斑点投影系统校准和深度估计方法。构建虚拟左相机，使用平面单应矩阵计算标准参考左视斑点图像作为标准参考图像。根据虚拟左相机和参考左视斑点图像，对相机坐标系和相机拍摄的斑点图像进行校正，以获得图像对极线校正转换矩阵。
7、wo 2020/144200 a1描述了一种用于确定至少一个对象的位置的检测器。该检测器包括：具有光学传感器矩阵的至少一个传感器元件，光学传感器各自具有光敏区域，其中，该传感器元件被配置为确定至少一个反射图像；-至少一个评估装置，其中，该评估装置被配置为在反射图像中的至少一个第一图像位置处选择反射图像的至少一个反射特征，其中，评估装置被配置用于通过优化至少一个模糊函数fa来确定所选择的反射特征的至少一个纵坐标z，其中，评估装置被配置为确定至少一个参考图像中的至少一个参考特征，该参考图像中的至少一个第二图像位置对应于至少一个反射特征，其中，参考图像和反射图像是在两种不同的空间配置下确定的，其中，空间配置因相对空间星座而不同，其中，评估装置被配置为根据纵坐标z以及第一图像位置和第二图像位置确定相对空间星座。
8、us 2015/260509 a1描述了一种由手持便携式装置使用的三维(3d)成像方法以及用于执行这种方法的设备，该方法包括：将至少一个条纹图案投射到表面上；捕获由投射的至少一个条纹图案形成的每个变形光图案的二维(2d)相机图像；以及确定表面的形状。
9、本专利技术解决的问题
10、因此，本专利技术的目的是提供面对已知装置和方法的上述技术挑战的装置和方法。具体地，本专利技术的目的是提供能够以较小的技术努力并且在技术资源、时间和成本方面以较低的要求进行可靠校准的装置和方法。
技术实现思路
1、该问题通过具有专利独立权利要求的特征的本专利技术来解决。可以单独或组合地实现的本专利技术的有利发展在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中呈现。
2、在本专利技术的第一方面中，披露了一种用于校准检测器的至少一个相机和至少一个投影仪的方法。
3、如本文所使用的，术语“检测器”是广义的术语，并且将被赋予其对于本领域普通技术人员而言普通和常规的含义并且不限于特殊或自定义含义。该术语具体地可以是指但不限于被配置用于确定和/或检测和/或感测至少一个对象的任意传感器装置。检测器可以是固定装置或移动装置。进一步地，检测器可以是独立的装置，也可以形成另一装置(比如，计算机、车辆或任何其他装置)的一部分。进一步地，检测器可以是手持式装置。检测器的其他实施例也是可行的。检测器可以是附接到或集成在移动装置(比如，移动电话或智能电话)中的一种。检测器可以集成在移动装置中，例如在移动装置的外壳内。附加地或可替代地，检测器或检测器的至少一个部件可以比如通过使用如usb等连接器或如耳机插孔等电话连接器来附接到移动装置。
4、投影仪被配置用于利用包括多个照射特征的至少一个照射图案来照射至少一个对象。
5、如本文所使用的，术语“投影仪”，也表示为光投影仪，是广义的术语，并且将被赋予其对于本领域普通技术人员而言普通和常规的含义并且不限于特殊或自定义含义。该术语具体地可以是指但不限于被配置为将至少一个照射图案投射到对象上、具体地投射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于校准检测器(114)的至少一个相机(110)和至少一个投影仪(112)的方法，其中，该投影仪(112)被配置用于利用包括多个照射特征的至少一个照射图案来照射至少一个对象(116)，其中，该相机(110)具有至少一个传感器元件(120)，该至少一个传感器元件具有光学传感器矩阵，这些光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于从该对象(116)传播到该相机(110)的光束对光学传感器的相应光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号，其中，该方法包括以下步骤：
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该方法包括至少一个验证步骤，其中，该验证步骤包括重复步骤a)至e)来验证该校正是否成功使得该对准信息至少一次在该预定义公差范围内与该预定义标称值相当。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括通过评估这些对极线的倾斜、移位、畸变中的一项或多项来确定该对准信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括通过使用至少一种图像分析和/或图像处理算法来识别该第一反射图像的第一反射特征和该第二反射图像的第二反射特
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括成像出多个另外的反射图像，每个另外的反射图像包括在与该第一距离和该第二距离不同的距该对象的另外的预定义距离处的多个另外的反射特征，并且使用该多个另外的反射图像执行步骤c)至f)，其中，步骤c)包括考虑该第一预定义距离、该第二预定义距离和该另外的预定义距离来匹配这些第一反射特征、这些第二反射特征和这些另外的反射特征，从而确定匹配的第一、第二和另外的反射特征对，其中，步骤c)进一步包括针对这些匹配的第一、第二和另外的反射特征对中的每一对确定对极线，其中，这些相应的匹配的第一、第二和另外的反射特征位于该对极线上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对该对准的校正包括适配该投影仪(112)和该相机(110)的相对位置和/或校正该第一反射图像和该第二反射图像。
7.一种用于确定至少一个对象(116)的位置的方法，该方法包括通过使用根据前述权利要求中任一项所述的用于校准的方法来校准检测器(114)的至少一个相机(110)和至少一个投影仪(112)，其中，该方法进一步包括以下步骤：
8.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该射束剖面的分析包括确定该射束剖面的至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中，该评估装置(128)被配置用于通过以下各项中的一项或多项来得出组合信号Q：该第一区域和该第二区域相除，该第一区域和该第二区域的倍数相除，该第一区域和该第二区域的线性组合相除，其中，确定该纵坐标进一步包括使用该组合信号Q与纵坐标之间的至少一个预定关系来确定该反射特征的纵坐标。
9.一种用于确定至少一个对象(116)的位置的检测器(114)，该检测器(114)包括
10.根据前一项权利要求所述的检测器(114)，其中，该投影仪(112)包括至少一个发射器(118)和/或至少一个发射器(118)阵列，其中，这些发射器(118)中的每一个是和/或包括选自由至少一个激光源和至少一个非激光光源组成的组中的至少一个元件，该至少一个激光源比如为至少一个半导体激光器、至少一个双异质结构激光器、至少一个外腔激光器、至少一个分离约束异质结构激光器、至少一个量子级联激光器、至少一个分布式布拉格反射激光器、至少一个极化激元激光器、至少一个混合硅激光器、至少一个扩展腔二极管激光器、至少一个量子点激光器、至少一个体布拉格光栅激光器、至少一个砷化铟激光器、至少一个砷化镓激光器、至少一个晶体管激光器、至少一个二极管泵浦激光器、至少一个分布式反馈激光器、至少一个量子阱激光器、至少一个带间级联激光器、至少一个半导体环形激光器、至少一个垂直腔面发射激光器；该至少一个非激光光源比如为至少一个LED或至少一个灯泡。
11.根据前述涉及检测器的权利要求中任一项所述的检测器(114)，其中，该相机(110)包括至少一个CCD传感器或至少一个CMOS传感器。
12.根据前述涉及检测器的权利要求中任一项所述的检测器(114)，其中，该评估装置(128)被配置用于通过分析这些反射特征中的每一个反射特征的射束剖面来确定该每一个反射特征的纵坐标，其中，该射束剖面的分析包括确定该射束剖面的至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中，该评估装置(128)被配置用于通过以下各项中的一项或多项来得出组合信号Q：该第一区域和该第二区域相除，该第一区域和该第二区域的倍数相除，该第一区域和该第二区域的线性组合相除，其中，该评估装置(128)被配置用于使用该组合信号Q与纵坐...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于校准检测器(114)的至少一个相机(110)和至少一个投影仪(112)的方法，其中，该投影仪(112)被配置用于利用包括多个照射特征的至少一个照射图案来照射至少一个对象(116)，其中，该相机(110)具有至少一个传感器元件(120)，该至少一个传感器元件具有光学传感器矩阵，这些光学传感器各自具有光敏区域，其中，每个光学传感器被设计为响应于从该对象(116)传播到该相机(110)的光束对光学传感器的相应光敏区域的照射而生成至少一个传感器信号，其中，该方法包括以下步骤：
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该方法包括至少一个验证步骤，其中，该验证步骤包括重复步骤a)至e)来验证该校正是否成功使得该对准信息至少一次在该预定义公差范围内与该预定义标称值相当。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括通过评估这些对极线的倾斜、移位、畸变中的一项或多项来确定该对准信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括通过使用至少一种图像分析和/或图像处理算法来识别该第一反射图像的第一反射特征和该第二反射图像的第二反射特征。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法包括成像出多个另外的反射图像，每个另外的反射图像包括在与该第一距离和该第二距离不同的距该对象的另外的预定义距离处的多个另外的反射特征，并且使用该多个另外的反射图像执行步骤c)至f)，其中，步骤c)包括考虑该第一预定义距离、该第二预定义距离和该另外的预定义距离来匹配这些第一反射特征、这些第二反射特征和这些另外的反射特征，从而确定匹配的第一、第二和另外的反射特征对，其中，步骤c)进一步包括针对这些匹配的第一、第二和另外的反射特征对中的每一对确定对极线，其中，这些相应的匹配的第一、第二和另外的反射特征位于该对极线上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对该对准的校正包括适配该投影仪(112)和该相机(110)的相对位置和/或校正该第一反射图像和该第二反射图像。
7.一种用于确定至少一个对象(116)的位置的方法，该方法包括通过使用根据前述权利要求中任一项所述的用于校准的方法来校准检测器(114)的至少一个相机(110)和至少一个投影仪(112)，其中，该方法进一步包括以下步骤：
8.根据前一项权利要求所述的方法，其中，该射束剖面的分析包括确定该射束剖面的至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中，该评估装置(128)被配置用于通过以下各项中的一项或多项来得出组合信号q：该第一区域和该第二区域相除，该第一区域和该第二区域的倍数相除，该第一区域和该第二区域的线性组合相除，其中，确定该纵坐标进一步...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·莱因，C·邦西诺，P·费耶斯，R·许纳拜因，S·纳普，P·辛德勒，
申请(专利权)人：特里纳米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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