结构光投射系统的设计搭建是结构光三维形貌测量系统成功实现的关键之一。传统的激光投射系统存在结构复杂、生成的结构光的质量较低等缺点；而常用的光学投影系统又存在不完全可控等缺陷，难以适应嵌入式的应用。设计搭建了基于自主设计的嵌入式实时数字微镜(DIVE))模块的结构光投射系统，驱动电路自主设计，底层接口完全可控，实现了结构光投射系统的实时可控，投射出了范围、大小和分辨力实时可控的高质量结构光，为手持式结构光三维形貌测量仪的实现奠定了基础。
### 嵌入式结构光投射系统设计
#### 关键技术及背景
本文献讨论了一种嵌入式结构光投射系统的设计与实现。结构光投射技术是一种广泛应用于三维形貌测量的重要方法，通过投射特定图案的光线到物体表面，并利用相机捕获这些图案的变形情况来计算物体的三维形貌。传统激光投射系统和光学投影系统各有不足，例如结构复杂或难以精确控制。因此，开发一种新型的、易于集成的、能够实时控制结构光的投射系统显得尤为重要。
#### 设计思路与创新点
该研究提出了一种基于数字微镜设备（Digital Micromirror Device, DMD）的嵌入式结构光投射系统。DMD是一种微机电系统（MEMS）组件，可以高速地切换光路，从而实现结构光的快速生成与投射。相较于传统的激光和光学投影系统，本设计具有以下显著优势：
1. **实时可控性**：通过自主设计的嵌入式实时DMD模块，该系统能够根据被测物体的特征实时调整结构光的投射范围、大小和分辨力。
2. **体积小巧**：整体系统体积仅相当于普通DLP投影仪的四分之一，非常适合集成到便携式设备中。
3. **高度定制化**：驱动电路自主设计，底层接口完全可控，可以根据具体需求进行高度定制。
#### 实验结果与应用场景
在实验中，该系统成功实现了多种模式结构光的生成，包括但不限于均匀分辨力的多线结构光。更进一步地，它还可以根据被测物体的特征区域（如人脸的眼部、鼻子和口部等），实时调整这些特征区域的结构光分辨力，从而更精确地获取关键部位的信息。这种能力对于提高三维形貌测量的速度和精度极为重要。
实验装置图显示了一个典型的嵌入式结构光投射系统实验设置，包括光源、光学元件（如准直透镜）、DMD模块以及投影物镜等。通过实验验证了系统可以实现对特定区域的不同分辨力结构光的精确控制，如图8所示，其中(a)展示了均匀分辨力的结构光，而(b)则展示了在特定特征区域（如人脸）上投射更高密度结构光的能力。
#### 结论与展望
基于DMD模块的嵌入式结构光投射系统克服了传统结构光投射系统的局限性，实现了结构光投射的实时可控性，且体积小巧、易于集成。这对于手持式三维形貌测量仪的研发具有重要意义。此外，该系统还解决了商业化DLP投影仪采样时间和DMD刷新时间同步控制的问题，有助于提高三维数据采集的精度。
未来的研究可以进一步探索如何优化系统的硬件设计以提高效率，同时开发更先进的算法来处理结构光投射后的图像数据，以实现更快速、更准确的三维形貌重建。随着技术的进步，这类嵌入式结构光投射系统有望在更多领域得到广泛应用，如工业检测、生物医学成像以及虚拟现实等领域。
