申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2023-11-01

公开（公告）日：2024-01-26

公开（公告）号：CN117455971A

主分类号：G06T7/521

分类号：G06T7/521;G06T7/564;G06V10/75

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.02.13#实质审查的生效;2024.01.26#公开

摘要：本发明公开的一种基于超颖表面的非三角测量结构光传感方法，属于微纳光学、三维全息和结构光传感技术领域。本发明实现方法为：利用几何相位原理对入射到超颖表面上的圆偏振光束进行相位调制，实现预定图像和预定范围的三维全息投影。根据预设匹配策略，设计一系列相关性区分度满足匹配策略判定需求的阵列结构光图像，调整多个图像平面的投影深度间距，构建无串扰的三维全息光场。根据全息图像形状与深度之间的映射关系，构建基于相关性计算的模板匹配策略，实现基于超颖表面的三维全息投影和深度测量。本发明不依赖于三角测量原理，能够克服基线长度对测量精度和结构光系统体积的限制，提升结构光系统的紧凑性。

主权项：1.基于超颖表面的非三角测量结构光传感方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：用于结构光投影的超颖表面由尺寸相同、旋转角不同的矩形介质纳米柱阵列构成；利用几何相位原理对入射到超颖表面上的圆偏振光束进行相位调制，实现预定图像和预定范围的三维全息投影；利用严格耦合波分析算法对超颖表面单元介质结构进行扫描，得到在圆偏振态入射下不同尺寸介质纳米柱的偏振转换效率，并选择在扫描波长下具有较高转换效率的尺寸大小；几何相位原理描述如下：几何相位，也被称为PB相位，通过调控单元结构的旋转角来控制其相位变化；当超颖表面的入射光和透射光为相互正交的圆偏振态时，透射光会附加上一个突变相位θ代表纳米柱的旋转角；步骤二：根据预设匹配策略，设计一系列相关性区分度满足匹配策略判定需求的阵列结构光图像，并调整多个图像平面的投影深度间距，构建无串扰的三维全息光场；利用Fienup相位迭代算法在全息平面和多个预定深度的图像平面之间建立迭代循环，经过迭代循环后，全息平面上的相位分布能够持续优化并收敛到最优值，得到能够投影预定三维全息投影的超颖表面相位轮廓；根据超颖表面的相位轮廓和步骤一中所述的几何相位原理，确定纳米柱单元结构的旋转角，并生成相应介质超颖表面结构的加工文件；步骤三：根据步骤二得到的介质超颖表面结构的加工文件，采用电子束刻蚀的微纳加工方法制备介质超颖表面，并基于超颖表面构建结构光传感系统；步骤四：当超颖表面的入射光与透射光呈正交偏振时，在预定距离范围内实现全息图像形状随深度变化的三维全息投影；根据全息图像形状与深度之间的映射关系，构建基于相关性计算的模板匹配策略测量深度；进行测量前，在全息投影光场中放置平板并前后移动，用相机拍摄一组已知深度的参考全息图像，并将其作为后续的匹配模板；进行测量时，用相机对投影光场内的待测量物体进行拍摄，计算待测量图像与每个参考全息图像之间的相关系数，选取相关系数最大值对应的参考全息图像深度为待测量物体的测量深度；由于预设投影结构光图像由几何符号按阵列分布形式构造而成，对其中每个符号实施同样的基于相关性计算的模板匹配策略，提高测量点云密度，进而实现整个测量场景的深度复原，即基于超颖表面实现对目标场景的深度测量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 基于超颖表面的非三角测量结构光传感方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD