CN103649677A - 利用空间光调制器来查找物体的三维坐标的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种确定物体的表面上的物点的三维坐标的方法，该方法包括以下步骤：设置源、投影仪以及照相机；在两个实例中的每一个中：空间调制光源；通过该投影透镜来发送光的调制器图案，以形成光点；利用针孔板来过滤所述点；将来自所述光点的光线传播到所述物体上以生成条纹图案；利用照相机镜头使所述物点成像在所述感光阵列的阵列点上，以从所述感光阵列获取第一和第二电学数据值；以及至少部分地基于所述第一电学数据值、所述第二电学数据值以及基线长度来确定所述第一物点的三维坐标。

Description

利用空间光调制器来查找物体的三维坐标的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月13日提交的美国临时专利申请第61/507,304号的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总的来说涉及三维（3D）表面轮廓（surface contouring）技术，尤其是涉及利用空间光调制器作为动态衍射光栅来将处于许多类型的图案中的一种的结构光反射在物体的表面上，以利用两个光束或者光点的干涉通过三角测量来最终确定物体的表面的三维轮廓的装置和方法。

背景技术

在准确并且快速地确定物体的三维坐标的三维表面轮廓的领域中，具有许多可获得的已知技术，其中一些包括将各种结构光图案投影在该物体上的使用。结构光图案通常形成在物体的表面上的条纹（fringe）（即，交替的明亮的和黑暗的或者不同颜色的“条带（stripe）”或者区域）中。在一些情况下，以透射或者反射类型的衍射光栅的形式的空间光调制器用于形成光栅图案并且改变这些图案的相位。因而产生的物体的表面上的条纹图案然后通过诸如电荷耦合装置（charge coupled device,CCD）的照相机装置来查看，并且通过计算机或者处理器利用各种已知的三角测量技术来处理，以最终确定物体的三维表面轮廓。

然而，这类方法的缺点包括衍射光栅是必须通过一些类型的手动装置来移动以实现光栅图案的相位的移位的“静态”类型。这引起相对慢的相移速度，从而导致低于整个系统的最佳性能。此外，这种系统可能需要多个独立的衍射光栅来生成在条纹线条之间具有所需要的间隔（也称为条纹线条的间距）的条纹图案，每个衍射光栅具有不同的光栅周期。除了多个光栅之外，还需要提供相关的转换级和光学部件反馈机制，这两者通常都相对昂贵。这种系统还可能需要相对大的处理器能力来处理照相机所拍摄的图像。

其它已知的现有技术的三维物体表面轮廓系统是基于激光的直接投影，所投影的图像实质上是形成在例如数字微镜（micro mirror）装置中的空间光调制器中的图案的复制品。

期望生成具有无穷景深的非常完美的正弦图案。完成这个的方法是使用反射式或者透射式装置作为相对非常精确并且价格比较低廉的三维物体表面轮廓测量系统中的动态衍射光栅装置以通过光栅的光反射来形成各种类型的结构光图案，该光栅然后通过针孔板提供反射光以通过过滤对应于+1和-1阶模式的两个聚焦的光点来生成，然后允许来自两个光点的光线在物体的表面处干涉。该干涉生成亮度变化的周期的正弦波，从而显示出条纹图案，该条纹图案的图像然后可以由照相机装置来拍摄并且利用已知的三角测量技术来处理以确定物体的三维表面轮廓。该反射式动态衍射光栅可以包括数字微镜装置（digital micromirror device,DMD）,该数字微镜装置包括利用微型机电系统（microelectromechanical systems,MEMS）技术形成的多个可移动反射式光开关或者反射镜的二维阵列。该动态衍射光栅通常可以称为空间光调制器（spatial light modulator,SLM），其光栅可以是特定类型的SLM。

发明内容

一种确定物体的表面上的第一物点的三维坐标的方法，所述方法包括以下步骤：设置源、投影仪、以及照相机，所述投影仪包括空间光调制器、投影透镜、以及针孔板，所述照相机包括照相机镜头和感光阵列，所述投影仪具有投影仪透视中心，所述照相机具有照相机透视中心，连接所述投影仪透视中心和所述照相机透视中心的线段是基线，所述基线的长度是基线长度；将第一光线从所述源投影到所述空间光调制器。所述方法还包括在第一实例中：利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以生成具有第一间距的光的第一调制器图案；通过所述投影透镜来发送所述光的第一调制器图案，以形成第一组光点；利用所述针孔板来过滤所述第一组点，以使第一光点对通过同时阻挡所述第一组点中的其它点；来自所述第一光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第一条纹图案，所述第一物点由所述第一条纹图案来照亮；利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第一电学数据值。所述方法还包括在第二实例中：利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以生成具有与所述第一间距相等的间距的光的第二调制器图案，其中所述第二调制器图案相对于所述第一调制器图案在空间上移位；通过所述投影透镜来发送所述光的第二调制器图案，以形成第二组光点；利用所述针孔板来过滤所述第二组点，以使第二光点对通过同时阻挡所述第二组点中的其它点；来自所述第二光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第二条纹图案，所述第一物点由所述第二条纹图案来照亮；利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第二电学数据值。所述方法还包括至少部分地基于所述第一电学数据值、所述第二电学数据值以及所述基线长度来确定所述第一物点的三维坐标；以及存储所述第一物点的三维坐标。

附图说明

现在参考附图，示出了示例性实施例，该示例性实施例不应该被解释为限制关于本公开的全部范围，其中元件在几个附图中编号相同：

图1示出了利用静态透射式衍射光栅来确定物体的三维表面轮廓的已知的现有技术系统的部分，该静态透射式衍射光栅可以由手动装置来移动并且因而产生的结构光利用其以各种类型的光栅图案中的一种来通过然后穿过针孔板，以传递来自于对应于所使用的特定的光栅图案的+1和-1阶模式的平面波的两个聚焦的光点，该两个光点然后在物体的表面处干涉，该干涉在物体表面上生成正弦变化的辐射度。物体表面上的条纹图案可以通过照相机装置来拍摄并且利用三角测量技术来处理，以确定物体的三维表面轮廓；

图2示出了根据本发明的实施例的利用动态反射式衍射光栅来确定物体的三维表面轮廓的系统，该动态反射式衍射光栅包括利用多个可移动微镜所形成的光图案。该微镜反射穿过镜头和针孔板的光，以形成对应于所使用的特定的光栅图案的+1和-1阶模式的两个聚焦的光点、这两个光点然后在物体的表面处干涉，该干涉生成具有正弦变化的辐射度的条纹图案。这条纹图案然后可以通过照相机装置来成像并且利用三角测量技术来处理，以确定物体的三维表面轮廓；

图3（包括图3A-3C）示出了根据本发明的实施例的图2的系统内所使用的并且具有不同的间距的不同光栅图案的三个示例；以及

图4（包括图4A-4C）示出了根据本发明的实施例的图2的系统内所使用的并且具有不同相位的不同光栅图案的三个示例。

具体实施方式

参考图1，示出了利用静态透射2D衍射光栅104来确定物体的三维表面轮廓的已知的现有技术系统100的部分。从光源（例如，激光器（未示出））所提供的光束108通过光纤112。光束108然后通过与光束108对准并且将经准直的光束120传送到衍射光栅104的准直透镜116。光栅104本来通常是静态的并且可以由诸如电机的许多装置（未示出）来移动（例如前后地）。该光栅将光束120形成为各种类型的结构光的光栅图案中的一种。静态透射式衍射光栅104的移动引起光栅图案的相位的移位。图1的系统100可以根据已知的云纹干涉测量（accordion fringeinterferometry,AFI）技术来运行。

更具体地说，在图1的现有技术的实施例中，AFI投影仪光源（例如激光二极管（未示出））可以耦接到单模光纤112。从光纤112的端部发出的光线通过透镜116来准直并且投影在相位衍射光栅104上。光透射光栅104将经准直的光束108分为两个光束124、128。光束124、128两者然后进入将两个光束124、128聚焦在相同焦平面上的物镜132。针孔板136具有形成在其中的两个针孔140、144。针孔板136过滤掉除了由+1和-1衍射级生成的点之外的全部并且将因而产生的光线148、152投影在物体的表面156上。+1和-1光线148、152的干涉在物体的表面156上生成正弦图案。

衍射光栅104可以包括刻蚀到一片玻璃中的一系列线条。在实施例中，刻蚀深度是d=λ/2（n-1），其中λ是激光的波长并且n是玻璃的折射率。这在刻蚀和非刻蚀区域之间产生π/2相移，从而使零阶衍射最小化。通过与该线条垂直地移动光栅来产生条纹移位。该移动引起+1光束中的ΔΦ和–1光束中的–ΔΦ的相变。在光束在针孔板136后干涉时，这引起条纹图案的2ΔΦ移位。

在实施例中，在投影仪中存在三个通道。该通道根据光栅行距和针孔位置而不同。例如，通道1可以具有228.6微米的光栅间距并且2π/3相移的移动量可以是38.1微米。通道2可以具有200.0微米的光栅间距并且2π/3相移的移动量可以是33.3微米。通道3可以具有180.0微米的光栅间距并且2π/3相移的移动量可以是30.0微米。

光栅间距可以被选择为使该展开相对更容易。在实施例中，相位展开可以使用Diophantine方法。这需要条纹间距（因此光栅间距）为互质数的倍数。例如，间距1=8/7*间距2并且间距2=10/9*间距3。通道1和通道2的8:7和通道2和通道3的10:9的相对比可以使展开计算相对更快。用于展开相位的其它方法对于本领域技术人员是已知的。

在图1中没有被示出但是通常作为这种三维表面轮廓系统100的部件被包括的是照相机，该照相机在表面156已经利用来自光栅104和针孔140、144的结构光光栅图案照亮后拍摄物体的表面156的图像。处理器或者计算机在图1中也没有示出，该处理器或者计算机控制系统100的各种部件，包括光源、移动光栅104的装置以及照相机。处理器或者计算机还可以用于执行作为三角测量程序的部分的计算，该三角测量程序主要基于照相机和光源相对于物体的表面156的已知的物理位置并且也基于由照相机拍摄的图像来确定物体的表面156的三维轮廓。

参考图2，根据本发明的实施例，示出了准确并且快速地测量物体的表面的三维轮廓的三维表面轮廓系统200。在图2中除了反射式数字微镜装置（digital micromirror device,DMD）通常作为空间光调制器并且尤其作为衍射光栅来使用而不是图1的透射式衍射光栅104之外，图2的系统200有点类似于图1的系统100。在替换的实施例中，反射DMD由透射DMD代替，透射式和反射式DMD生成相同的光图案。在另一个替换实施例中，DMD由液晶显示器（liquid crystal display,LCD）或者硅基液晶（liquid crystal on silicon,LCOS）显示器来代替以生成光图案。LCD或者LCOS显示器可以是反射式的或者透射式的。

系统200包括源210、投影仪230、照相机260以及处理器232。在实施例中，源210包括激光器、光纤传输系统212以及准直透镜216。投影仪230包括空间光调制器224、投影透镜240以及针孔板252。照相机包括透镜262以及感光阵列265。处理器232与空间光调制器224和照相机260通信。

系统200包括向光纤212提供光束208的激光器光源204。可以使用其它类型的光源。光束208穿过光纤212然后传到准直透镜216，该准直透镜216向数字微镜装置（DMD）224提供经准直的光束220。DMD224是可以利用电子（例如数字式）字码被单独寻址的微型机电系统（MEMS）技术镜面的阵列。通常，该阵列包括800×600或者1024×768单独可寻址的数字光开关元件或者“像素”。其它二维阵列尺寸是市场上买得到的。这种市场上买得到的DMD224的一个示例是由得克萨斯仪器公司提供的数字光处理（digital light processing,

）微芯片。这种

（装置224基于MEMS技术并且提供所有数字式的实施。

装置224的基本部件是反射数字光开关（即，镜面）或者像素。

如上所指出，

装置224可以包括具有数以千计的这种像素的阵列。在实施例中，每个镜面两端距离10-16微米并且可以在±10°的两个位置之间旋转，其中+10°表示照射在特定的镜面或者像素上的光束220朝着期望的物体反射的“接通（ON）”位置，其中-10°表示照射在特定镜面或者像素上的光束220被“拒绝”或者作为“离开光束”228（图2）的部分被引离该物体的“断开（OFF）”位置。在这种

装置224中，该镜面能够以30kHz或者更大的速率单独电动机械地旋转。该镜面基于例如由处理器向

装置224所提供的数字电子字码来旋转。在调节为处于“接通”位置时，包括

装置224的镜面或者像素朝着物镜240输出数字光学图像。

通过在

装置224的表面上选择合适的光的图案，可以产生由

图案所生成的对应于+1、-1阶的光的两个平面波。这些可以通过将它们聚焦为两个较小光点248的透镜来发送。这两个光点穿过针孔板中的孔。其它光线是不期望的并且被针孔板阻挡。以这种方式使用的针孔板用作空间滤波器。从针孔板252出来的光线朝向期望准确和快速地测量其表面轮廓的物体的表面256。来自针孔的光线在由图2中阴影线标记所指示的干涉区237中重叠。两个光束在物体的表面256处的干涉在物体的表面256处生成辐射度的正弦变化。辐射度在交替的亮区（正弦波峰值）和暗区（正弦波波谷）中变化，从而在物体的表面处生成条纹图案。

然后，照相机260用于拍摄在物体的表面256处的条纹图案的图像。来自照相机的图像数据被提供给处理器232，该处理器232控制

装置224，具体地说，控制由

装置224生成的光栅图案的相位，最终控制物体的表面256上的条纹图案的相位。处理器然后可以使用已知的三角测量技术来确定或者计算物体的表面256的三维轮廓。

照相机装置260包括透镜262和感光阵列265。特定点258的反射或者散射开的光线通过透镜的所有点并且聚焦在感光阵列的表面上的点267上。透镜262具有光轴，该光轴通常是通过透镜元件的中心的对称轴。存在作为透视中心263的透镜262中的点。这是光线通过其可以从物点258引出到阵列点267的点。实际的透镜具有会使其略微地偏离通过透视中心263的直线路径的畸变。然而，针对每个透镜来执行测量，以表征这些畸变并且在测量中补偿它们。

从投影透镜240的透视中心241和照相机镜头262的透视中心263引出的线被称作基线251，基线251的长度被称作基线长度。三角测量的方法的原理是确定具有顶点263、241、258的三角形的长度和角度。基线251的长度和两个角度a1和a2的值用于得到从点258到点263的边的长度。点267的像素位置用于确定点258相对于光轴270的角度。按照这种方式，可以确定物体的表面上的每个点的坐标。

参考图3A-3C，DMD224的像素可以调节为在物体的表面256上生成各种衍射/全息光栅。在相对简单的示例中，DMD像素可以按列来接通和断开，从而生成衍射光栅。复光栅300、304、308可以通过改变接通或者断开的相邻列的数量来生成。在图3A-3C中，各列被接通（白色列312）或者断开（黑色列316）。衍射光栅的间距可以通过改变每个块中的列的数量来变化。例如，间距1300（图3A）具有5列接通（on）和5列断开（off）。间距2304（图3B）具有4列接通和4列断开。间距3（图3C）具有3列接通和3列断开。

参考图4A-4C，DMD像素还可以被寻址，以改变条纹图案的相位。在衍射光栅的示例中，可以通过向右或者向左移动该图案来改变该相位。在图4A-4C中示出的示例中，ON和OFF列的图案从图4A中的图案400开始然后是图4B的图案404最后以图4C的图案408结束来向右移动。图4A-4C示出了用于12像素宽（6个ON、6个OFF）的图案的双列步骤。这可能造成+1衍射阶的60°相移和-1衍射阶的-60°相移，或者120°相对的相移。光栅间距（图3A-3C）或者光栅相位（图4A-4C）的变化可以以

装置224的最大可寻址速率（即，以30kHz或者更大）出现。

由于DMD阵列224的离散特性，衍射/全息光栅将变得失常。对于衍射光栅示例，该光栅间距是列的偶数。这限制了可能的光栅间距。该限制可以影响需要光栅间距的整数比的投影仪。还存在由相移施加的限制。如果期望120°移位，则该间距必须是6列的倍数。如果不同的（但是已知的）相移是可接受的，则这个问题就消失。

在实施例中，光栅周期被选择为6、12、18、24的倍数等。这些全部可以移位该图案的第1/6，以生成120°相移。在另一个实施例中，选择不是6的倍数的光栅周期，并且相位被移位到尽可能接近光栅周期的六分之一。例如，13像素周期可以先移位2然后移位4像素，以给出0°、111°以及222°的相移。包裹相位计算（wrapped phase calculation）考虑了这些特定的相移值。对于这个实施例，可以使用Diophantine方法。例如，如果在

装置224中像素间隔是10微米，则23、20以及18像素的光栅间距可以被选择为接近8:7和10:9比值。相移对于通道1（4像素移位）是125°，对于通道2（3像素移位）是108°以及对于通道3（3像素移位）是120°。

也可以使用例如四、五或者更多的相移的大于三个的相移。附加的相移使其它图案能够使用。例如，具有8像素周期的光栅可以具有1，2以及3像素的移位，以生成90°、180°以及270°的相移。

在另一个实施例中，DMD224可以利用不同类型的空间光调制器（SLM）来代替，其中DMD224是一个示例。对于DMD，SLM可以用于如上所述地改变强度。一些类型的SLM可以用于“仅相位（phase-only）”模式，在该模式中，改变反射光的相位而不是强度。用于“仅相位”模式中的SLM充当相位光栅，正如DMD装置的情况下，其允许要被投影在物体上的100%的光线而不是50%的光线被测量。不是DMD的SLM的缺点是相对慢的写入时间。与DMD224的30kHz相比，刷新速率是10-30Hz。

在另一个实施例中，不是DMD类型的SLM被用于透射模式而不是反射模式中。销售非DMD的SLM的公司的示例包括Hamamatsu（http://sales.hamamatsu.com/en/products/solid-state-division/lcos-slm.php）；Boulder（http://www.bnonlinear.com/products/index.htm）；以及Meadowlark（http://www.meadowlark.com/products/slmLanding.php）。

在另一个实施例中，该光源可以是频闪管（以限定的间隔闪烁接通和关断）。如果DMD或者SLM需要被刷新，则这个可能是必要的。例如，如果SLM需要时间来将液晶从一种状态变化到另一种状态，则该光源可以被断开同时SLM变化然后在它已经完成时回到接通。通常，SLM需要10-100ms来切换。

本发明的实施例与诸如图1的现有技术设计相比提供几个优点，包括省去相对昂贵的转换级和重复的光学装置，相对更快的光栅图案相位的切换以及生成要被投影在其三维轮廓要被测量的物体上的相对更复杂的衍射图案。

虽然已经示出和描述了优选的实施例，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变型和替换。因此，要理解的是，为了说明而不是限制已经描述了本发明。

因此，目前所公开的实施例在各个方面被认为是说明性的和非限制性的，由所附的权利要求而不是上述的说明所表示的本发明的范围以及在权利要求的等效例的意义和范围内的全部变化因此被设计为包含在其中。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种确定物体（256）的表面上的第一物点（258）的三维坐标的方法，所述方法包括以下步骤：

设置源（210）、投影仪（230）、以及照相机（260），所述投影仪包括空间光调制器（224）、投影透镜（240）、针孔板（252）、以及处理器（232），所述空间光调制器从包括数字微镜装置、液晶显示器、以及硅基液晶装置的组中选择，所述照相机（260）包括照相机镜头（262）和感光阵列（265），所述投影仪具有投影仪透视中心（241），所述照相机具有照相机透视中心（263），连接所述投影仪透视中心和所述照相机透视中心的线段是基线（251），所述基线的长度是基线长度；

将第一光线从所述源投影到所述空间光调制器；

在第一实例中：

利用处理器来控制所述空间光调制器，以生成具有第一间距和第一相位的光的第一光栅图案；

通过所述投影透镜来发送所述光的第一光栅图案，以形成第一组光点；

利用所述针孔板（252）来过滤所述第一组光点，以使第一光点对通过同时阻挡所述第一组光点中的其它光点；

来自所述第一光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第一条纹图案，所述第一物点由所述第一条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点（267）上成像，以从所述感光阵列获取第一电学数据值；

在第二实例中：

利用所述处理器来控制所述空间光调制器，以生成具有所述第一间距和第二相位的光的第二光栅图案，所述第二相位终止从所述处理器到所述空间光调制器的第二信号；

通过所述投影透镜来发送所述光的第二光栅图案，以形成第二组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第二组光点，以使第二光点对通过同时阻挡所述第二组光点中的其它光点；

来自所述第二光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第二条纹图案，所述第一物点由所述第二条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第二电学数据值；

至少部分地基于所述第一电学数据值、所述第二电学数据值以及所述基线长度来确定所述第一物点的三维坐标；以及

存储所述第一物点的三维坐标。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在第三实例中：

利用所述处理器来控制所述空间光调制器，以生成具有所述第一间距和第三相位的光的第三光栅图案；

通过所述投影透镜来发送所述光的第三光栅图案，以形成第三组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第三组点，以使第三光点对通过同时阻挡所述第三组光点中的其它光点；

来自所述第三光点对的光线传播到所述物体上，以获取在所述物体上的第三条纹图案，所述第一物点由所述第三条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的所述第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第三电学数据值；以及

在确定所述三维坐标的步骤中，基于所述第三电气数据值进一步确定所述第一物点的三维坐标。

3.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在第四、第五以及第六实例的每一个实例中：

利用所述处理器来控制所述空间光调制器，以分别生成具有第二间距以及第四、第五和第六相位的光的第四、第五、以及第六光栅图案；

利用所述投影透镜来分别使所述光的第四光栅图案、所述光的第五光栅图案、以及所述光的第六光栅图案成像，以分别获取第四组光点、第五组光点、以及第六组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第四组光点、所述第五组光点、以及所述第六组光点，以分别获取第四光点对、第五光点对、以及第六光点对同时分别阻挡所述第四组光点、所述第五组光点、以及所述第六组光点中的其它光点；

所述第四光点对、所述第五光点对、以及所述第六光点对分别传播到所述物体上，以在所述物体上分别获取第四条纹图案、第五条纹图案、以及第六条纹图案，所述第一物点分别由所述第四条纹图案、所述第五条纹图案以及所述第六条纹图案照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的所述第一阵列点上成像，以从所述感光阵列分别获取第四电学数据值、第五电学数据值、以及第六电学数据值；以及

在确定所述三维坐标的步骤中，基于所述第四电学数据值、所述第五电学数据值、以及所述第六电学数据值进一步确定所述第一物点的三维坐标。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在设置源、投影仪、以及照相机的所述步骤中，所述空间光调制器被选择为所述数字微镜装置。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在设置源、投影仪、以及照相机的所述步骤中，所述源是激光器。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

根据条约第19条进行的修改

根据专利合作条约第19条规定，对本专利申请进行如下修改，并请求以修改后的申请文件为基础进行审查；

请用新提交的权利要求书第1-3页、权利要求第1-5项，一式一份，替换原权利要求书第1-3页、权利要求第1-5项。

Claims (5)

1.一种确定物体（256）的表面上的第一物点（258）的三维坐标的方法，所述方法包括以下步骤：

设置源（210）、投影仪（230）、以及照相机（260），所述投影仪包括空间光调制器（224）、投影透镜（240）、以及针孔板（252），所述照相机（260）包括照相机镜头（262）和感光阵列（265），所述投影仪具有投影仪透视中心（241），所述照相机具有照相机透视中心（263），连接所述投影仪透视中心和所述照相机透视中心的线段是基线（251），所述基线的长度是基线长度；

将第一光线从所述源投影到所述空间光调制器；

在第一实例中：

利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以生成具有第一间距的光的第一调制器图案；

通过所述投影透镜来发送所述光的第一调制器图案，以形成第一组光点；

利用所述针孔板（252）来过滤所述第一组点，以使第一光点对通过同时阻挡所述第一组点中的其它点；

来自所述第一光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第一条纹图案，所述第一物点由所述第一条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点（267）上成像，以从所述感光阵列获取第一电学数据值；

在第二实例中：

利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以生成具有与所述第一间距相等的间距的光的第二调制器图案，其中所述第二调制器图案相对于所述第一调制器图案在空间上移位；

通过所述投影透镜来发送所述光的第二调制器图案，以形成第二组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第二组点，以使第二光点对通过同时阻挡所述第二组点中的其它点；

来自所述第二光点对的光线传播到所述物体上，以获取所述物体上的第二条纹图案，所述第一物点由所述第二条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第二电学数据值；

至少部分地基于所述第一电学数据值、所述第二电学数据值以及所述基线长度来确定所述第一物点的三维坐标；以及

存储所述第一物点的三维坐标。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在第三实例中：

利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以生成具有与所述第一间距相等的间距的光的第三调制器图案，所述光的第三调制器图案相对于所述光的第一调制器图案和所述光的第二调制器图案在空间上移位；

通过所述投影透镜来发送所述光的第三调制器图案，以形成第一组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第三组点，以使第三光点对通过同时阻挡所述第三组点中的其它点；

来自所述第三光点对的光线传播到所述物体上，以获取在所述物体上的第三条纹图案，所述第一物点由所述第三条纹图案来照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列获取第三电学数据值；以及

进一步基于所述第三电气数据值来确定所述第一物点的三维坐标。

3.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在第四、第五以及第六实例的每一个实例中：

利用所述空间光调制器来空间调制所述第一光线，以分别生成光的第四调制器图案、光的第五调制器图案、以及光的第六调制器图案，其中所述光的第四调制器图案、所述光的第五调制器图案、以及所述光的第六调制器图案具有与所述第一间距不相等的第二间距，其中所述光的第四调制器图案相对于所述光的第五调制器图案和所述光的第六调制器图案移位，以及所述光的第五调制器图案相对于所述光的第六调制器图案移位；

利用所述投影透镜来分别使所述光的第四调制器图案、光的第五调制器图案、以及光的第六调制器图案成像，以分别获取第四组光点、第五组光点、以及第六组光点；

利用所述针孔板来过滤所述第四组点、所述第五组点、以及所述第六组点，以分别获取第四光点对、第五光点对、以及第六光点对同时分别阻挡所述第四组点、所述第五组点、以及所述第六组点中的其它点；

所述第四光点对、所述第五光点对、以及所述第六光点对分别传播到所述物体上，以在所述物体上分别获取第四条纹图案、第五条纹图案、以及第六条纹图案，所述第一物点分别由所述第四条纹图案、所述第五条纹图案以及所述第六条纹图案照亮；

利用所述照相机镜头使所述第一物点在所述感光阵列的第一阵列点上成像，以从所述感光阵列分别获取第四电学数据值、第五电学数据值、以及第六电学数据值；以及

进一步基于所述第四电学数据值、所述第五电学数据值、以及所述第六电学数据值来确定所述第一物点的三维坐标。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在设置源、投影仪、以及照相机的所述步骤中，所述投影仪是数字微镜装置。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在设置源、投影仪、以及照相机的所述步骤中，所述源是激光器。

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