技术领域
[0001] 本文中所公开的主题涉及三维
扫描仪，并且特别地，涉及具有编码的结构化光图案的三维扫描仪。
背景技术
[0002] 三维(3D)扫描仪被用在许多应用中以生成物体的三维计算机图像或者追踪物体或人的运动。一种类型的扫描仪将结构化光图案投影至表面上。这种类型的扫描仪包括以彼此间的已知几何关系布置的投影机和摄像机。来自结构化光图案的光被反射而离开表面并且被数码摄像机记录。因为图案是结构化的，所以扫描仪可以使用三
角测量法来确定投影图像与记录图像之间的对应关系，以及确定表面上的点的三维坐标。当计算出点的坐标时，可以生成表面的表示。
[0003] 已经提出了许多结构化光图案以用于生成3D图像。这些图案中的许多图案是根据适用于被保持在固定
位置的扫描仪的一系列图案生成的。这些图案的示例包括二进制图案和格雷编码、
相移以及光度法。还有其它图案使用被索引的单载片图案，例如条纹索引和网格索引。然而，随着便携式扫描仪或手持式扫描仪的发展，这些图案中的许多图案由于扫描仪相对于被扫描物体的移动而不能提供所需要的
分辨率或准确度
水平。
[0004] 虽然现有的三维扫描仪适用于其预期目的，但是仍存在改善的需要，特别是在提供一种具有以下结构化光图案的三维扫描仪方面：该结构化光图案提供用于确定表面上的点的三维坐标的改善的性能。
发明内容
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了三维扫描仪。该扫描仪包括被配置成将光图案发射至表面上的投影机。光图案包括具有第一对相对的锯齿形边缘的第一区域，该第一区域具有第一
相位。在光图案中提供具有第二对相对的锯齿形边缘的第二区域，该第二区域具有第二相位，第二区域相对于第一区域偏移第一
相位差。在光图案中提供具有第三对相对的锯齿形边缘的第三区域，该第三区域具有第三相位，第三区域相对于第二区域偏移第二相位差。摄像机被耦接至投影机并且被配置成接收来自从表面反射的光图案的光。处理器被电耦接至摄像机以根据第一区域、第二区域以及第三区域的反射光来确定表面上的至少一个点的三维坐标。
[0006] 根据本发明的另一方面，提供了三维扫描仪。该扫描仪包括壳体和投影机。投影机被设置在壳体内并且被配置成发射具有第一复数个区域的光图案。第一复数个区域中的每个区域具有第一对边缘，该第一对边缘具有锯齿形状，第一复数个区域包括预定数的均匀间隔的相位，均匀间隔的相位在沿第一复数个区域的长度的第一方向上彼此偏移。数字摄像机被设置在壳体内并且被配置成接收来自被反射而离开表面的光图案的光。处理器被耦接至数字摄像机以进行通信，当在处理器上执行可执行计算机指令时，处理器响应于可执行计算机指令，以响应于接收到来自光图案的光来确定表面上的至少一个点的三维坐标。
[0007] 根据本发明的又一方面，提供了确定表面上的点的三维坐标的方法。该方法包括从投影机发射光图案，该光图案包括第一复数个区域，其每个均具有一对边缘，该一对边缘具有锯齿形状，其中，第一复数个区域中的相邻区域具有不同的相位，投影机具有源平面。用数字摄像机接收来自被反射而离开表面的光图案的光，数字摄像机具有图像平面，数字摄像机与投影机间隔基线距离。在图像平面上获取光图案的图像。针对第一复数个区域的至少一个区域确定图像上的至少一个中心。通过图像平面上的至少一个中心来定义图像核线。在源平面上确定与至少一个中心对应的至少一个图像点。通过源平面上的所述至少一个图像点来定义源核线。至少部分地基于至少一个中心、至少一个图像点以及基线距离来确定表面上的至少一个点的三维坐标。
[0008] 结合
附图，根据以下描述，这些优势和特征以及其它优势和特征将变得更加明显。
附图说明
[0009] 在本
说明书的结尾部分处的
权利要求书中特别指出并且明确要求保护被认为是发明的主题。结合附图，根据以下详细描述，本发明的前述特征和其它特征以及优势是明显的，在附图中：
[0010] 图1是根据本发明的实施方式的3D扫描仪的透视图；
[0011] 图2是图1的3D扫描仪的示意图；
[0012] 图3和图4是图示出图1的装置的操作的示意图；
[0013] 图5和图5A是根据本发明的实施方式的结构化光图案的放大视图；
[0014] 图6是根据本发明的实施方式的具有梯形轮廓的结构化光图案；以及[0015] 图7是根据本发明的实施方式的具有方形轮廓的结构化光图案。
[0016] 该详细描述参考附图以举例的方式说明了本发明的实施方式，以及优势和特征。
具体实施方式
[0017] 三维(3D)扫描仪被用在各种应用中以确定物体的表面点坐标和计算机图像。本发明的实施方式在改善测量的分辨率和准确度方面提供了优势。本发明的实施方式还在提供对物体的非
接触式测量方面提供了优势。本发明的实施方式在减少用于确定表面点的坐标值的计算时间方面提供了优势。本发明的实施方式在增大允许模糊量以及提供增大的视场方面提供了优势。更进一步地，本发明的实施方式在减少用于识别表面点的图案中的线的数量方面提供了优势。
[0018] 如本文中所使用的，术语“结构化光”是指投影在物体的连续区域上的光的二维图案，该连续区域传送可以被用以确定物体上点的坐标的信息。结构化光图案将包含被布置在连续且封闭的区域内的至少三个非共线图案元素。三个非共线图案元素中的每个均传送可以被用以确定点坐标的信息。
[0019] 通常，存在两种类型的结构化光：编码的光图案和未编码的光图案。如本文中所使用的，编码的光图案是以下图案：在该图案中，可以通过获取单个图像来确定物体的受照射表面的三维坐标。在一些情况下，投影装置可以相对于物体移动。换言之，对于编码的光图案，投影图案与获取的图像之间将不存在显著的时间关系。典型地，编码的光图案将包含一组元素，该一组元素被设置成使得元素中的至少三个元素是非共线的。在一些情况下，这组元素可以被布置到线的集合或图案区域的集合中。使元素中的至少三个元素不共线确保了：图案不是如同例如由激光线扫描仪投影的简单的线图案。因此，由于元素的该布置，图案元素是可识别的。
[0020] 相比之下，如本文中所使用的，未编码的结构化光图案是以下图案:当投影机相对于物体移动时，其一般不允许通过单个图案的测量。未编码的光图案的一个示例是需要一系列的连续的图案并因此获取一系列连续的图像。由于投影图案的时间特性和图像的获取，所以在投影机与物体之间不应该存在相对运动。
[0021] 应当理解的是，结构化光不同于由生成光线的激光线探针或激光线扫描仪型设备所投影的光。目前与关节臂一起使用的激光线探针具有不规则性或可以被视为生成的线内的特征的其它方面，就这方面而言，以共线布置设置这些特征。因此，不考虑单个生成的线内的这些特征来把投影光变为结构化光。
[0022] 图1与图2中示出了3D扫描仪20，其尺寸和形状适合便携并且被配置成由单个操作员使用。扫描仪20包括具有
手柄部分24的壳体22，手柄部分24的尺寸和形状适合由操作员握持。一个或更多个按钮26被布置在手柄24的一侧上，以允许操作员启动扫描仪20。在前侧28上，布置有投影机30和摄像机32。扫描仪20还可以包括可选显示器34，其被
定位成允许操作员在获取扫描数据的图像时观看扫描数据的图像。
[0023] 投影机30包括照射图案生成器38的
光源36。在一个实施方式中，光源是可见光源。光源36可以是
激光器、超发光
二极管、
白炽灯、
发光二极管(LED)、疝气灯或其它合适的发光设备。将来自光源的光定向成穿过图案生成器38，以产生被投影到被测表面上的光图案。在示例性实施方式中，图案生成器38是上面蚀刻有结构化图案的
镀铬玻璃载片。在其它实施方式中，源图案可以是从数字微镜器件(DMD)反射的光或通过数字微镜器件透射的光，例如由德州仪器公司(Texas Instruments Corporation)制造的数字光投影机(DLP)、
液晶装置(LCD)、或
硅基液晶(LCOS)装置。这些装置中的任何装置均能够在透射模式或反射模式下使用。投影机30还可以包括透镜系统40，其改变出射光以在被测表面上重新生成所需图案。
[0024] 摄像机32包括光敏
传感器42，其生成表示由该传感器捕获的图像的数字数据的电
信号。该传感器可以是电荷
耦合器件(CCD)型传感器或者例如具有
像素阵列的互补金属
氧化物
半导体(CMOS)型传感器。在其它实施方式中，摄像机可以具有，例如光场传感器、高动态范围系统或
量子点图像传感器。摄像机32还可以包括其它部件，例如但不限于：例如透镜44以及其它光学器件。如下面更详细地讨论的，在大多数情况下，成角度地设置投影机30和摄像机32中的至少一个，使得摄像机和投影机具有大致相同的视场。
[0025] 投影机30和摄像机32被电耦接至布置在壳体22内的
控制器46。控制器46可以包括一个或更多个
微处理器48、
数字信号处理器、非易失性
存储器50、易失性存储器52、通信
电路54以及信号调理电路。在一个实施方式中，由控制器46执行
图像处理以确定表示物体的点
云的X、Y、Z坐标数据。在另一实施方式中，图像被传输至远程计算机56或便携式关节臂坐标测量机58(“ACCMM”)，并且由该远程设备执行坐标的计算。
[0026] 在一个实施方式中，控制器46被配置成，例如通过有线或无线通信媒介与外部装置，如AACMM 58或远程计算机56通信。由扫描仪20获取的数据还可以被存储在存储器中并且可以被定期地或非定期地传输。传输可以自动发生或响应于操作员的手动操作而发生(例如，经由闪存
驱动器的传输)。
[0027] 应当理解的是，虽然本文的实施方式将扫描仪20称作手持式设备，但这是为了示例性目的且要求保护的发明不应当被如此限制。在其它实施方式中，扫描仪20可以被安装到固定装置，诸如例如三
脚架或机械手臂上。在其它实施方式中，诸如例如，在制造检查过程中或者在使用游戏控制器的情况下，扫描仪20可以是固定的且被测物体可以相对于该扫描仪移动。
[0028] 现在将参考3和图4来描述扫描仪20的操作。首先扫描仪20通过具有投影机平面31的投影机30来发射结构化光图案59，其中投影机30通过透镜40将图案投影至物体64的表面62上。结构化光图案59可以包括图5至图7中示出的图案59。来自投影机30的光68从表面62反射，并且反射光70被摄像机32中的光敏阵列33接收。应当理解的是，表面62中的变化，诸如例如突起72在摄像机32捕获图案的图像时会导致结构化光图案的失真。因为图案是由结构化光形成的，所以在一些情况下，控制器46或远程装置56、58能够确定发射的图案中的像素，诸如例如像素86，与成像图案中的像素，诸如例如像素88，之间的一一对应关系。该对应关系使得能够使用三角测量原理来确定成像图案中的每个像素的坐标。表面62上的点的三维坐标的集合有时被称为点云。通过在表面62上方移动扫描仪20(或将表面62移动经过扫描仪20)，可以产生整个物体64的点云。
[0029] 为了确定像素的坐标，已知与物体64相交于点76的光68的每条投影线的角度等于投影角phi(Φ)，因此Φ信息被编码到发射的图案中。在实施方式中，系统被配置成能够确定对应于成像图案中的每个像素的Φ值。此外，已知摄像机中的每个像素的角omega(Ω)，同样已知投影机30与摄像机20之间的基线距离“D”。因为已知两个角Ω、Φ以及投影机30与摄像机20之间的基线距离，所以可以确定到
工件点76的距离Z。这能够确定表面点72的三维坐标。以类似的方式，能够确定在整个表面62(或其任何期望的部分)上的表面点的三维坐标。
[0030] 在示例性实施方式中，结构化光图案59是图5至图7中所示的图案，该图案具有由锯齿区域形成的重复图案，其中，锯齿区域具有一对相对的锯齿形边缘。如下文中所说明的，可以对连续的锯齿区域的相位进行比较，以获得针对连续图案的每个集合的编码。这样的编码图案允许使用单个获取的图像来分析图像。
[0031] 核线是由核面与源平面78或图像平面80(摄像机传感器的平面)的相交而形成的数学型线。核面可以是通过投影机透视中心82和摄像机透视中心84的任何平面。源平面78和图像平面80上的核线在一些情况下可以平行，但在通常情况下不平行。核线的一方面是投影机平面78上的给定核线在图像平面80上具有对应的核线。
[0032] 在一个实施方式中，摄像机32被设置成使摄像机光轴垂直于连接摄像机和投影机的透视中心的基线标注。在图1中示出了这种设置。在本实施方式中，摄像机图像平面上的所有核线相互平行，并且摄像机传感器可以被布置成使像素列与核线一致。这种设置可以很有利，因为如下文中所解释的，它简化了确定连续的锯齿区域的相位。
[0033] 图5中示出了与图像传感器的像素列一致的核线551的示例。放大了锯齿图案的部分552以在图5A中进行更仔细的观察。示出了三个锯齿区域94B、94C及94D。图5的核线551在三个锯齿段560、562和564内与三个锯齿区域相交。在测量之后，计算收集的数据以确定每个锯齿段的宽度。对每个列中的锯齿段重复该过程。通过记下锯齿段宽度的斜率从负变到正的位置之间的像素的数量来得出在x方向上的给定锯齿区域的周期。锯齿周期的三个中心在图5A中被标记为554、556及558。通过取每个周期的起点与终点之间的中点可以得出这些中心。可替选地，如下文中进一步讨论的，通过取每个锯齿周期的形心可以得出中心。
[0034] 在图5A的示例中得出中心554的x位置与556的x位置的差为周期的5/11。在示例中得出中心556的x位置与中心558的x位置的差为周期的7/11。在一个实施方式中，于是判定最中间的锯齿区域94C具有编码“57”，其中，5来自5/11的分子，而7来自7/11的分子。
[0035] 用“X”标记锯齿段580的中心。使用现在描述的方法得出该点的三维坐标。参考图4，已知的是，从物体表面上的点76传来的光经过摄像机透镜的透视中心84并且照在光敏阵列33的位置88处。由于在制造设备20后在工厂执行的补偿过程，所以已知透视中心与光敏阵列之间的距离。因此，x像素位置和y像素位置足以确定相对于在图4中被示为虚线的摄像机光轴的相交的角度。根据在工厂执行的测量还已知光轴相对于基线(从点82延伸到点84)的角度。因此，角Ω是已知的。
[0036] 如上文中所讨论的，摄像机图像平面中的核线与投影机平面中的核线之间存在一一对应关系。通过找出具有对应于X点580的编码的锯齿区域来找出在投影机平面的对应的核线上的特定点。在这种情况下，该编码是“57”。通过选择具有编码“57”的投影机核线的部分，能够得出投影机平面上的像素坐标，这使得能够得出图4中的角Φ。基线距离D是预定值并且对特定的扫描仪装置来说是常量/不变的。因此，已知了具有峰76、84、82的三角形的两个角和一个边。这使得能够得出所有的边和角，包括距离“Z”，该距离“Z”是峰76与84之间的距离。除了角Ω之外，该距离也提供了得出点76的三维坐标所需要的信息。可以使用相同的过程来得出表面62上所有的点的坐标。通过得出两个角和一个距离来得出三维坐标的通用术语是“三角测量”。
[0037] 在上述的讨论中，详细地考虑了锯齿图案的小区域。在示例性实施方式中，结构化光图案59具有彼此相位偏移的多个锯齿区域94。在由镀铬玻璃载片生成图案的实施方式中，锯齿段部分是有光穿过载片的区域。每个锯齿区域94包括以彼此相对的方式设置的一对成某种形状的边缘61、63。边缘61、63中的每个边缘包括具有第一部分67和第二部分69的重复的图案65。第一部分67被设置成具有沿第一斜坡延伸至第二端点73的第一端点71。第二部分69被设置成起始于第二端点73且沿第二斜坡延伸至第三端点75。换言之，第二端点73在边缘61的图案65中形成峰(或沿边缘63的谷)。在一个实施方式中，部分67的斜率与部分69的斜率相等但相反。应当理解的是，相对的边缘63同样包括具有第一部分和第二部分的一组重复的(但相对的)图案，其中第一部分和第二部分中的每个部分均具有斜率。如本文中所使用的，该重复的图案65被称为锯齿形状。因此，每个锯齿区域94具有一对相对的锯齿边缘61、63。
[0038] 图案59被设置成具有被配置在特定相位处的一组预定数个锯齿区域94。每个锯齿区域94被分配从零到预定数(例如0-11)的相位编号。相位线被布置成是均匀间隔的，使得相位偏移等于：
[0039]
[0040] 如本文中所使用的，术语“周期”指的是两个相邻的峰之间的距离“P”。在示例性实施方式中，图案59具有11条相位线。因此，针对每个线的偏移是：
[0041]相位线编号 偏移量
相位0 基线
相位1 线相对于基线偏移了(1/11)*周期
相位2 线相对于基线偏移了(2/11)*周期
相位3 线相对于基线偏移了(3/11)*周期
相位4 线相对于基线偏移了(4/11)*周期
相位5 线相对于基线偏移了(5/11)*周期
相位6 线相对于基线偏移了(6/11)*周期
相位7 线相对于基线偏移了(7/11)*周期
相位8 线相对于基线偏移了(8/11)*周期
相位9 线相对于基线偏移了(9/11)*周期
相位10 线相对于基线偏移了(10/11)*周期
[0042] 表1
[0043] 在示例性实施方式中，并不是顺序地设置相位线编号，而是按照使得相位的变化(“相位差”，例如相位编号“N”－相位编号“N-1”)具有期望的关系的顺序来设置相位线编号。在一个实施方式中，相位差关系被设置成使得图案59的第一部分90的相位差是奇数，而第二部分92的相位差是偶数。例如，如果锯齿区域94E具有相位编号“10”且锯齿区域94D具有相位编号“1”，则从锯齿区域94D到锯齿区域94E的相位差是(10-1＝9)，为奇数。
例如，如果锯齿区域94E具有相位编号“8”且锯齿区域94D具有相位编号“6”，则从锯齿区域94D到锯齿区域94E的相位的变化是(8-6＝2)，为偶数。
[0044] 在获取的图像的每个像素列中，使用强度曲线的斜率来识别锯齿段。强度曲线是基于强度的一系列灰度值，其中较亮的
颜色导致较高的强度，反之，较暗的颜色具有较低的强度。
[0045] 因为在一列像素内确定了强度的值，所以可以生成强度曲线。应当理解的是，在图案的黑色部分中强度值较低，并且该强度值针对在黑色部分的边缘处的过渡区中的像素会增加。最低值位于黑色区域的中心处。该值将继续增加直至白线的中心为止，然后在过渡至随后的黑色区域处减小回较低值。当强度曲线的斜率从负变到正时，已得出最小值。当强度曲线的斜率从正变到负时，已得出最大值。当强度曲线的两个最小值被一个最大值隔开并且强度的差达到
阈值时，识别出锯齿区域94。在一个实施方式中，使用阈值来避免由于噪声引起的误差。可以以亚像素准确度得出每个锯齿段的中心。通过对强度曲线的两个最小值之间的像素数量进行求和来计算锯齿区域94的宽度。
[0046] 在一个实施方式中，通过取每个锯齿区域中所有的点的加权平均(对于图像平面中的光强)来确定锯齿区域形心(例如，点554)。更确切地说，在沿锯齿段的每个位置处，像素具有由y(j)给出的y值和数字
电压读数V(j)，其中，j是像素索引，数字电压读数V(j)与在摄像机的曝光时间内落在特定(j)像素上的光功率几乎成正比。形心是位置y(j)对于电压读数V(j)的加权平均。换言之，形心是：
[0047] Y＝y形心＝求和(y(j)*V(j))/求和(V(j)) (公式1)
[0048] 对于给定的锯齿区域内的所有j值。
[0049] 在另一实施方式中，使用锯齿区域94的中点而不是锯齿区域形心。
[0050] 当已经识别锯齿区域94时，继续沿着线(当从图6和图7的方向观察时为水平地)通过使用锯齿区域94的锯齿区域宽度而不是强度值再次执行这些步骤，以确定每个锯齿周期。以这种方式，可以确定每个锯齿周期(例如，锯齿图案的每个“菱形”部分)的形心的X位置和Y位置。沿像素行的这种周期被称为每相位像素。如果从锯齿周期的“水平(行)形心”到特定的锯齿区域的像素数量为X，则特定的列形心的相位为360°*(X/每相位像素)。为了简化相位的报告，使用从0到10的整数值而不是度数。线的相位可以被计算为：
[0051] (X位置/每相位像素)模(预定数) (公式2)
[0052] 其中，预定数是图案中特有的相位线的数量。在示例性实施方式中，预定数是11。于是，相邻线之间的相位的变化可以被计算为：
[0053] ((X2-X1)/每相位像素)模(预定数) (公式3)
[0054] 如本文中所用的，术语“模”是指用数量除以预定数并得出余数。
[0055] 这种给锯齿区域分配相位编号并且确定相位的变化的设置在以下方面提供了优势：允许控制器46建立用于确定与投影机平面的一一对应关系的编码，以用于验证，以及用于避免由于噪声引起的误差。例如，当识别由摄像机32获取的锯齿区域时，控制器46检查两个锯齿区域之间的相位差且该相位差是偶数，并且基于它在图像中的位置确定该相位差应该是奇数，则控制器46可以确定在图像中存在引起误差的失真并且可以丢弃这些线。
[0056] 在一个实施方式中，每三个锯齿区域基于图案内唯一的相位差来定义一个编码。然后该编码可以被用在验证处理中，以确定是否识别了正确的锯齿区域。为了建立编码，将第一两个锯齿区域的相位差定义为编码的第一数字。然后，将第二两个锯齿区域的相位差定义为编码的第二数字。例如，在本示例性实施方式中，区域94的编码为：
[0057]锯齿区域 编码 定义
94A、94B、94C 35 (3相位变化、5相位变化)
94B、94C、94D 57 (5相位变化、7相位变化)
94C、94D、94E 79 (7相位变化、9相位变化)
94D、94E、94F 91 (9相位变化、1相位变化)
94E、94F、94G 15 (1相位变化、5相位变化)
[0058] 表3
[0059] 在图6和图7中示出的示例性实施方式中，光图案59包括60个锯齿区域94。在一个实施方式中，每个锯齿区域94相对于前一锯齿区域水平偏移相量dP的一倍或更多倍。在其它实施方式中，锯齿区域彼此同相，使得偏移为零dP。每个锯齿区域94均被分配了一个相位编号，存在11个均匀间隔的相位编号锯齿区域。基于上文中所讨论的周期来间隔开每个相位编号锯齿区域。并不是顺序地设置锯齿区域94，而是按照表2中示出的方式布置锯齿区域94：
[0060]区域# 相位 相位差 区域# 相位 相位差
1 8 31 3 2
2 0 3 32 9 6
3 5 5 33 6 8
4 1 7 34 6 0
5 10 9 35 8 2
6 0 1 36 1 4
7 5 5 37 0 10
8 3 9 38 4 4
9 6 3 39 10 6
10 2 7 40 10 0
11 3 1 41 7 8
12 10 7 42 9 2
13 2 3 43 8 10
14 0 9 44 3 6
15 5 5 45 5 2
16 6 1 46 2 8
17 4 9 47 6 4
18 2 9 48 6 0
19 9 7 49 5 10
20 5 7 50 4 10
21 10 5 51 1 8
22 4 5 52 9 8
23 7 3 53 4 6
24 10 3 54 10 6
25 0 1 55 3 4
26 1 1 56 7 4
27 1 0 57 9 2
28 5 4 58 0 2
29 2 8 59 0 0
30 1 10 60 0 0
[0061] 表2
[0062] 因此，图案59包括相位差是奇数的第一复数个锯齿区域90和相位差是偶数的第二复数个锯齿区域92。如上文中所讨论的，这种设置在以下方面提供了优势：验证由摄像机32获取的图像以检测失真以及避免在确定获取的图像中的锯齿区域编号时的误差。在图5和图6的实施方式中，第一25个锯齿区域具有为奇数的相位差，而其余35个锯齿区域具有为偶数的相位差。在图6中示出的一个实施方式中，图案59被设置成梯形形状，使得第一端96具有比第二端98小的宽度。梯形形状提供补偿，以校正在操作期间由扫描仪20相对于表面的角度引起的透视失真。在另一实施方式中，例如在图7示出的实施方式中，图案59为方形形状。投影机图案的形状可以取决于投影机相对于基线的角度。
[0063] 虽然仅结合有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应当容易理解本发明不局限于这些公开的实施方式。相反地，可以
修改本发明以结合此前未描述过的任何数量的变型、变更、替代或等效布置，但这要与本发明的精神和范围相匹配。另外，虽然描述了本发明的多种实施方式，但应当理解本发明的各方面可以仅包括所描述的实施方式中的一些实施方式。因此，本发明不被视为受前述描述所限制，而仅受所附权利要求的范围所限制。
