[发明专利]颜色编码的三角测量中的动态增加

说明书

公开了一种通过使用匹配的窄带滤色器在颜色编码的三角测量中增加动态的装置。滤色器的谱通过范围与照相机传感器的敏感谱范围重叠。然而，与照相机传感器的敏感谱范围相比，谱通过范围不连续，从而以唯一的方式识别透过的颜色。

技术领域

本发明涉及一种借助颜色编码的三角测量来测量对象表面的装置。

背景技术

在许多方面使用光学三角测量法，以便无接触地测量三维对象的表面或者整体几何形状。一般来说，三角测量是通过三角形内部的角度测量进行光学测距的几何方法。在此，借助三角函数进行计算。通常，被动和主动三角测量方法是不同的。与被动方法相比，主动方法具有投射器单元，其向对象的表面投射结构化的光。投射器单元可以是投影仪或者激光器或激光二极管。根据现有技术，向待测量对象的表面投射光。随后，在固定的角度、即三角测量角度下借助照相机记录并分析散射光。从光源到照相机的连接线以及从和到待测量对象的两个光线形成一个三角形，从而在已知光源和照相机的距离并且已知光线方向的情况下，可以确定照相机和对象的距离。

在借助颜色编码的三角测量的三维测量中，一般在预先给定的光线方向下向待测量对象投射例如借助幻灯片(Dia)产生的、由色带构成的图案(Muster)。有利的是，投射器中的空间位置在对象表面上以颜色编码的方式显示。随后，在固定的角度下借助照相机对彩色散射光进行分析。由于对象表面曲折的形状，色带经历与位置有关的相位偏移，根据其最终可以确定表面的形状。然而，散射光的图像中的色带经受亮度调制，该亮度调制由对象表面上的局部地与颜色有关的吸收和反射得到。此外，总是出现与环境的通常是彩色的光的重叠。因此，例如其可能在图像中导致颜色在颜色空间中的偏移，或者现在由于亮度的损失而使得难以识别各个颜色。根据现有技术，寻求利用HDR照相机对这种动态损失进行补偿。然而，特别地对于医疗应用，迄今为止由于快速的对象移动而无法使用这种技术。

在照相机侧，根据现有技术，使用在前面连接有拜尔传感器(Bayer-Sensor)的图像传感器。在此，拜尔传感器具有通常位于蓝色、绿色和红色中的三个敏感谱范围。因此，对象表面的图像的彩色光可以在其到达照相机的图像传感器的光敏表面之前根据颜色进行谱过滤。然而，该装置对于确定颜色而言非常不准确，因为众所周知在拜尔传感器的情况下可能出现颜色的串扰。代替具有拜尔传感器的照相机，还可以使用颜色分离相对稍好的3芯片照相机(3-Chip-Kamera)。其结果是，颜色的不清晰的选择或分离导致确定待测量对象的三维形状时的测量偏差。例如，在投影红色带时，由于拜尔传感器的敏感范围的重叠，还可能形成绿色信号。在具有高对比度动态的对象表面的情况下，这导致对带的颜色的评估错误，由此导致缺少可能必须通过不同三角测量角度下的多次扫描补足的表面区域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于进行三角测量的装置，其使得能够在分析投射到待测量对象的表面上的颜色图案的图像时，鲁棒地分离谱范围。

上述技术问题通过具有独立权利要求的特征的装置来解决。在其从属权利要求中，给出了本发明的有利构造和扩展方案。

根据本发明的装置包括投射器单元和至少一个具有照相机传感器的照相机，其中，投射器单元向待测量对象的表面投射颜色图案。照相机用于记录投影到表面上的颜色图案的图像。照相机传感器在第一谱范围中、在至少一个第二谱范围和第三谱范围中对于光是透明或敏感的，其中，将敏感的谱范围按照增大的波长进行排列。此外，该装置包括滤色器，其在第一谱通过范围中、在至少一个第二谱通过范围和第三谱通过范围中是透明的，其中，滤色器的各个谱通过范围成对地不连续。第一谱通过范围的上边缘波长位于照相机传感器的第一敏感谱范围中。至少一个第二谱通过范围的上边缘波长和下边缘波长位于照相机传感器的第二敏感谱范围中，并且第三谱通过范围的下边缘波长位于照相机传感器的第三敏感谱范围中。