描述了用于減小圖像中的散斑噪聲的方法和設(shè)備，所述圖像諸如由相干光源照明的對象的圖像以及由干涉條紋圖案照明的對象的圖像。根據(jù)一種方法，利用沿著投影軸投影的相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象。在圖像采集間隔期間投影軸的角取向在角范圍上被調(diào)制。有利的是，投影在對象表面上的結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征在圖像采集期間保持不變，并且所采集的圖像表現(xiàn)出減小的散斑噪聲。結(jié)構(gòu)化照明圖案可以是條紋圖案，諸如由用于確定被照明對象的表面信息的３Ｄ計量系統(tǒng)生成的干涉條紋圖案。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)大體上涉及照明系統(tǒng)中的強度噪聲減小并且更具體地涉及相干條紋成像系統(tǒng)中的強度噪聲減小。
技術(shù)介紹
基于條紋干涉測量法的精確非接觸三維(“3D”)計量已經(jīng)發(fā)展用于工業(yè)應(yīng)用。典型地針對大體積以低的數(shù)據(jù)采集率執(zhí)行測量。這些系統(tǒng)探測由兩個相干光源生成并且投影在要被測量的對象表面上的干涉條紋。對于包括醫(yī)學(xué)應(yīng)用和牙齒成像的各種應(yīng)用，3D成像系統(tǒng)要求增大的分辨率；然而，使用相干照明在對象處生成條紋圖案導(dǎo)致所采集的條紋圖案的圖像中的散斑噪聲。一般而言，隨著空間分辨率提高，散斑噪聲變得更顯著。散斑發(fā)生在成像器的相干成像光學(xué)系統(tǒng)中，并且是對象的表面粗糙度、以及相干光源的波長和相干長度的函數(shù)。諸如孔徑大小、入射角和視覺之類的成像幾何參數(shù)也影響散斑。由單個探測器單元(即像素)成像的對象區(qū)域內(nèi)的表面粗糙度導(dǎo)致從該區(qū)域散射的光的變化的光學(xué)路徑長度。因此在該像素處接收的光會以相長或相消的方式干涉，使得像素強度可以不同于將另外由不相干照明產(chǎn)生的像素強度。低分辨率光學(xué)成像系統(tǒng)將大的對象表面區(qū)域成像在每個像素上，由此通過平均在該像素上的許多在空間上變化的強度特征而抑制散斑效應(yīng)。相比之下，更高分辨率光學(xué)系統(tǒng)將相應(yīng)較小的對象表面區(qū)域成像在具有較少的在空間上變化的強度特征的每個像素上，從而導(dǎo)致具有增大的散斑噪聲的圖像。因此在條紋干涉測量法中存在對減小由于散斑噪聲引起的圖像退化以便實現(xiàn)不犧牲測量精確度的高分辨率圖像的需要。本專利技術(shù)解決了這種需要并且提供了附加優(yōu)點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在一個方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于減小由結(jié)構(gòu)化照明圖案照明的對象的圖像中的散斑噪聲的方法。該方法包含利用沿著投影軸投影的相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象。在圖像采集間隔期間投影軸的角取向在角范圍上被調(diào)制，使得投影在對象表面上的結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征在圖像采集間隔期間保持不變。采集在圖像采集間隔期間被照明對象的圖像。在另一方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于減小由結(jié)構(gòu)化照明圖案照明的對象的圖像中的散斑噪聲的方法。該方法包含利用沿著投影軸以初始角取向投影的相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象，以及采集被照明對象的圖像。利用沿著投影軸以一個或多個后續(xù)角取向投影的相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象，使得投影在對象表面上的結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征不改變。采集以每個后續(xù)角取向被照明的對象的圖像。以投影軸的初始角取向和后續(xù)角取向被照明的對象的圖像被求和，從而生成具有減小的散斑噪聲的被照明對象的圖像。在再一方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于減小被照明對象的圖像中的散斑噪聲的投影儀。該投影儀包含具有結(jié)構(gòu)化照明圖案的相干光學(xué)輻射的光束源。光束沿著投影軸傳播以便照明對象表面。該投影儀還包含與所述相干光學(xué)輻射的光束源光學(xué)通信的動態(tài)光束定向器。該動態(tài)光束定向器配置成調(diào)制投影軸的角取向，使得投影在對象表面上的結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征在投影軸的角取向的調(diào)制期間保持不變。在又一方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于減小利用相干輻射照明的對象的圖像中的散斑噪聲的方法。該方法包含將相干光學(xué)輻射光束分成多個子光束，其中每個子光束具有到對象的唯一光學(xué)路徑。至少一個所述子光束的光學(xué)路徑被延遲，使得每個子光束具有的光學(xué)路徑長度與每個其它子光束的光學(xué)路徑長度相差大于該相干光學(xué)輻射光束的相干長度。每個子光束被定向以使得每個子光束的至少一部分與每個其它子光束的至少一部分在對象處交疊。在又一方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于減小被相干照明的對象的圖像中的散斑噪聲的設(shè)備。該設(shè)備包含具有相干長度的相干光源、光學(xué)延遲板和微透鏡(Ienslet)陣列。 光學(xué)延遲板與相干光源光學(xué)通信并且具有多個光學(xué)厚度唯一的區(qū)域。每個區(qū)域具有的光學(xué)厚度與每個其它區(qū)域的光學(xué)厚度相差至少該相干光源的相干長度。微透鏡陣列與光學(xué)延遲板光學(xué)通信。每個微透鏡接收透射通過光學(xué)延遲板的相應(yīng)一個區(qū)域的相干輻射并且生成發(fā)散相干輻射光束從而照明對象。每個發(fā)散相干輻射光束的相位相對于每個其它發(fā)散相干輻射光束被光學(xué)延遲板提前或延遲，使得所述光束相對于彼此在時間上不相干。每個光束在光束交疊區(qū)中對象表面上的一點處的入射角不同于每個其它光束的入射角。在又一方面，本專利技術(shù)特征在于一種用于生成均勻照明圖案的投影儀。該投影儀包含光源和動態(tài)光束定向器。該光源生成沿著傳播軸傳播的光束。動態(tài)光束定向器與所述光源光學(xué)通信并且配置成重定向該傳播軸以使得該光束照明對象。該動態(tài)光束定向器在觀察時間上調(diào)制投影軸的角取向，其中照明場沿著對象表面平移以及其中照明場中的不均勻性的可見性在該觀察時間上減小。附圖說明通過結(jié)合附圖參考下述描述可以更好地理解本專利技術(shù)的上述和其它優(yōu)點，在附圖中相似的數(shù)字指示各個圖中相似的結(jié)構(gòu)元件和特征。所述圖不一定按比例，反而將重點放在說明本專利技術(shù)的原理上。圖1為基于云紋干涉測量法技術(shù)的用于獲得對象的3D圖像的測量系統(tǒng)的框圖。圖2說明兩個相干光學(xué)輻射的虛擬源和投影在觀察平面的干涉條紋圖案之間的幾何關(guān)系。圖3A為根據(jù)本專利技術(shù)的具有減小的散斑噪聲的干涉條紋投影儀的實施例的示意圖。圖;3B示出由圖3A的投影儀生成的條紋圖案的實例。圖3C為以兩個偏轉(zhuǎn)角處的掃描鏡的形式的動態(tài)光束定向器的簡化示圖，示出了對于每個偏轉(zhuǎn)角從相干光學(xué)輻射的虛擬源到對象點的單個光射線。圖4說明根據(jù)本專利技術(shù)的用于減小被相干照明的對象的圖像中的散斑噪聲的設(shè)備的實施例。圖5示出圖4的光學(xué)延遲板的前視圖。圖6說明根據(jù)本專利技術(shù)的用于減小被相干照明的對象的圖像中的散斑噪聲的設(shè)備的另一實施例。具體實施例方式簡短地概括來說，本教導(dǎo)涉及用于減小圖像中的散斑噪聲的方法和設(shè)備，所述圖像諸如由相干光源照明的對象的圖像以及由干涉條紋圖案照明的對象的圖像。根據(jù)一種方法，利用相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象，其中結(jié)構(gòu)化照明圖案沿著投影軸投影。在圖像采集間隔期間投影軸的角取向在角范圍上被調(diào)制。有利的是，投影在對象表面上的結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征在圖像采集期間保持不變，并且所采集的圖像表現(xiàn)出減小的散斑噪聲。結(jié)構(gòu)化照明圖案可以是條紋圖案，諸如由用于確定被照明對象的表面信息的3D計量系統(tǒng)生成的干涉條紋圖案。現(xiàn)在將參考如附圖所示的本教導(dǎo)的示例性實施例更詳細地描述本教導(dǎo)。盡管本教導(dǎo)是結(jié)合各種實施例和實例予以描述的，但是并不打算將本教導(dǎo)限制于這樣的實施例。相反，本教導(dǎo)包括本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的各種可替換方案、修改和等同物。理解此處的教導(dǎo)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到落在如此處描述的本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)的附加實施方式、修改和實施例、以及其它使用領(lǐng)域。本專利技術(shù)的方法和設(shè)備具有將結(jié)構(gòu)化照明圖案投影在對象上的系統(tǒng)中的應(yīng)用。在下文描述的實施例中，結(jié)構(gòu)化照明圖案主要涉及干涉條紋投影和成像系統(tǒng)，諸如在確定對象表面上的點的位置信息中使用的那些干涉條紋投影和成像系統(tǒng)。這些3D測量系統(tǒng)可以在諸如牙的琺瑯質(zhì)表面、牙的牙齒子結(jié)構(gòu)、牙床組織和各種牙齒結(jié)構(gòu)(例如，柱狀物、插入物和填充物)的表面的口內(nèi)成像的牙齒應(yīng)用中使用。所述方法和設(shè)備使得能夠?qū)崟r執(zhí)行高精確度3D測量。應(yīng)認識到，本專利技術(shù)的方法和設(shè)備不限于這些實施例并且可以在利用結(jié)構(gòu)化照明圖案的其它系統(tǒng)中使用。例如，所述方法和設(shè)備也適用于使用陰影掩模或圖案掩模投影技術(shù)的系統(tǒng)。相位測量干涉測量(“PMI”)經(jīng)常在高精度非接觸3D計量系統(tǒng)中使用。將從要被測量的對象散射的相干本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
１．一種用于減小由結(jié)構(gòu)化照明圖案照明的對象的圖像中的散斑噪聲的方法，該方法包括：利用相干輻射的結(jié)構(gòu)化照明圖案來照明對象，所述結(jié)構(gòu)化照明圖案被沿著投影軸投影；在圖像采集間隔期間在角范圍上調(diào)制投影軸的角取向，其中投影在對象表面上的所述結(jié)構(gòu)化照明圖案的形狀特征在所述圖像采集間隔期間保持不變；以及采集在圖像采集間隔期間被照明對象的圖像。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：RF狄龍，
申請(專利權(quán))人：立體光子國際有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US
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