[发明专利]对2D图像的扫描束深度映射

权利要求书

1.一种用于构建对象(12)的3D表示的方法(70)，所述表示包括亮度和深度信息，所述方法包括：

用相机(14)捕捉(72)所述对象的2D图像，所述2D图像包括像素阵列以及每一像素的至少一个亮度值；

用移动反射镜光束扫描仪(10)在对象上扫描(74)调制照射束(28)，以便一次照射所述对象的多个目标区域(42)；

用光检测器(46)测量(76)来自从所述目标区域的每一个所反射的照射束的光的调制方面；

基于所测量的调制方面为所述目标区域的每一个计算(78)深度方面；以及

将为所述目标区域的每一个所计算的深度方面与所述2D图像的对应像素相关联(80)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述调制方面包括测量相位延迟。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述调制方面包括测量脉冲延迟。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述深度方面与所述2D图像的对应像素相关联包括将多个目标区域映射到所述2D图像的对应的多个像素。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述多个目标区域映射到所述2D图像的对应的多个像素包括：

在校准对象上调制并扫描所述照射束，以便将校准图案投射在所述校准对象上；

捕捉所述校准对象的2D图像；

将所述校准图案的一个或多个特征定位在所述2D图像中，以便定义2D映射函数；以及

应用所述2D映射函数以将所述多个目标区域映射到所述对应的多个像素。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括测量从所述校准对象反射的光的调制方面以定义深度映射函数，其中计算所述深度方面包括将所述深度映射函数应用于为所述目标区域的每一个所测量的调制方面。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，随所述照射束在所述对象上扫描周期性地测量所述调制方面，由此定义沿轴的深度采样分辨率，其中所述深度采样分辨率低于沿相同轴的2D图像的分辨率，并且所述方法还包括基于与所述对应的多个像素相关联的两个或多个深度方面来为所述2D图像的像素内插一深度方面。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，捕捉所述2D图像包括捕捉具有每一像素两个或更多色彩专用亮度值的色彩图像。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所捕捉的2D图像在一系列所捕捉的相同对象的视频帧之中。

10.一种用于构建对象(12)的3D表示的系统(10)，所述表示包括亮度和深度信息，所述系统包括：

相机(14)，被设置成与所述对象相对，并且被配置成捕捉所述对象的2D图像；

至少一个激光器(26)，被设置成引导光进入照射束(28)；

控制器(24)，被配置成调制所述照射束的强度，并且接收来自所述相机的2D图像；

反射镜(30)，被耦合到底座(32)，并且被配置成反射所述照射束；

换能器(34、36)，操作上被耦合到所述控制器并且被配置成偏转所述反射镜，使得调制照射束在所述对象上扫描从而一次照射所述对象的多个目标区域(42)；以及

第一光检测器(60)，操作上被耦合到所述控制器，并且被配置成测量来自从所述目标区域的每一个所反射的照射束的光的调制方面，

其中，所述控制器还被配置成基于为所述目标区域的每一个所测量的调制方面来计算深度方面，并且将为所述目标区域的每一个所计算的深度方面与所述2D图像的对应像素相关联。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括传感器板，被设置在所述激光与所述反射镜之间，并且被配置成将所述照射束的一部分反射到第二光检测器，所述第二光检测器在操作上被耦合到所述控制器并且被配置成为所述对象的多个目标区域的每一个测量从所述传感器板反射的光的调制方面。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括光通过滤光器，通过所述滤光器光被允许射入所述第一光检测器，所述滤光器被配置成使由所述激光器发射的波长或偏振状态范围的光透过、并且阻挡不是由所述激光器发射的波长或偏振状态范围的光。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述激光器是红外发射激光器。