[发明专利]对2D图像的扫描束深度映射

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及图像处理中三维图像的构建。

背景技术

在各种应用中，某种形式的深度映射被用于构建对象或环境的三维(3D)模型。这些应用的范围从例如飞行器导航到机器人到视频游戏。在某些深度映射方法中，以可接受的高二维(2D)映射分辨率和可接受的高帧率来询问该对象或环境可能成为挑战。其他挑战包括通过浅的深度范围来提供精细的、不变的深度分辨率，并且将深度映射与低成本的2D映射技术结合。

发明内容

因此，本发明的一个实施例提供了一种用于构建对象的3D表示的方法，该表示包括亮度以及深度信息。该方法包括用相机捕捉对象的2D图像，该2D图像包括像素阵列以及每一像素的至少一个亮度值。该方法还包括在对象上扫描已调制照射束，以便一次照射该对象的多个目标区域，并且从反射自每一目标区域的照射束中测试光的调制方面。如此处公开的，可以使用移动反射镜光束扫描仪来扫描照射束，并且可以使用光检测器来测量调制方面。该方法还包括基于为每一目标区域所测量的调制方面来计算深度方面，并且将深度方面与2D图像的对应像素相关联。

应该理解，提供以上发明内容以通过简化形式介绍以下详细描述中进一步描述的概念的精选。这并不旨在标识所要求保护主题的关键或必要特征，所要求保护主题的范围由详细描述所附的权利要求书来定义。此外，要求保护的主题不限于解决本文所述的任何缺点的实现。

附图说明

FIG.图1示意性示出根据本发明实施例的3d模型器的平面图。

图2示意性示出根据本发明实施例的由照射束扫描的对象的视图。

图3示意性示出根据本发明实施例的来自图2的详细描述具有相关联的深度方面的2D图像的示例像素结构的部分。

图4示出根据本发明实施例的用于校准3D模型器的示例方法。

图5示出根据本发明实施例的用于构建对象的3D表示的示例方法。

具体实施方式

现在参照所示的特定实施例，通过示例来描述本发明的主题。在一个或多个实施例中基本相同的组件、过程步骤和其它元素被协调地标识并且以重复最小的方式描述。然而应该注意，协调地标识的元素还可以在某种程度上不同。还应该注意，本发明中包括的附图是示意性的并且通常未按照比例绘制。相反，附图中所示的各种绘制比例、纵横比和组件数量可以有目的地失真，以使特定特征或关系更加显见。

图1示例性示出一个实施例中3D模型器10的平面图。3D模型器被安排成与对象12相对，并且被配置成构建一对象的3D表示——即用于编码该对象的3D模型，这包括亮度和深度信息两者。

3D模型器10包括相机14——数码相机，它被配置成捕捉对象12的2D图像并且将该图像编码成像素阵列，每一像素具有至少一个可变亮度和/或色彩值。此处使用的术语‘像素’符合数码成像领域中的常见使用；图像的像素可相应地被排列在跨笛卡尔坐标X和Y的矩形阵列中。在图1中示出的实施例中，相机包括透镜16、光圈18以及光检测器阵列20。透镜通过光圈对来自对象的光进行聚焦，并且聚焦于形成2D图像的检测器阵列上。光检测器可以是例如CMOS、CCD、和/或光电二极管阵列。在一个实施例中，光检测器阵列可包括各种色敏光检测器元件。因此，相机14可以是彩色相机，并且2D图像可以是每一像素具有两个、三个或更多颜色专用亮度值的彩色图像。此外，相机的波长敏感度可扩展到红外或近红外。

在一个实施例中，相机14可被配置以供标准SVGA分辨率——即，它可形成具有沿第一轴的800或更多像素以及沿与第一轴正交的第二轴的600或更多像素的2D图像。在其他实施例中，相机可被配置以供更高或更低的分辨率——例如640x480的VGA分辨率。在一个实施例中，相机可被配置成不仅捕捉该对象的静态2D图像，还捕捉一系列快速连续的2D图像。因此，相机可以是摄像机，该摄像机按适用于视频应用的帧速率来捕捉图像——例如，按每秒三十至六十帧。

在图1中示出的实施例中，滤光器22覆盖光圈18，使得只有穿过滤光器的光到达光检测器阵列20。其他实施例可包括一系列这样排列的滤光器——例如，偏振、干涉、和/或色彩滤光器。以此方式，相机14可被配置成对一个或多个预定义的偏振状态或波长范围的光进行成像。