[发明专利]结构光投影装置及深度相机

说明书

本发明提供一种结构光投影装置，包括光源和图案生成器，光源发射的光束经图案生成器形成结构光图案并向外发射，所述结构光图案在至少一个维度上发生变化，使得在所述至少一个维度上当多个所述结构光图案有至少部分重叠时所述结构光图案可以被分辨。与现有技术公开的深度相机相比，其从源头上解决干扰的问题，改变投影模组所发射的结构光图案，使结构光图案具有沿某一维度发生变化的特性，从而使得当多个深度相机的测量空间有部分重叠时，在重叠区域内的结构光图案依然可以被清晰地分辨，进而不会由于图案重叠影响到深度图像的获取，从而实现抗干扰的目的。

技术领域

本发明涉及光学投影及测量技术领域，尤其涉及一种抗干扰的结构光投影装置及深度相机。

背景技术

基于结构光的深度相机由于其精度高、采集速度快等优点目前被广泛使用在体感游戏、机器人及无人机视觉系统等领域。深度相机通过其中的投影模组向目标空间投射固定的结构光图案，再由深度相机中的采集相机采集目标空间的结构光图像，并根据对该结构光图像的解码来计算目标空间的深度图像。

当前结构光深度相机在使用中所面临的一个问题在于：当多个深度相机测量区域重叠时会使得获取的深度图像较差，甚至出现大面积空洞等问题。导致这一问题的原因在于多个深度相机所投影出的结构光图案有重叠，使得单个深度相机采集到的结构光图像与投影结构光图案不一致从而导致重叠区域无法被解码。现有技术中解决这一问题的方案有多种，比如使用至少两个采集相机来实现基于结构光的主动双目深度测量，由于无需要参考图像来进行深度解码，因而可以避免多相机共存时的干扰问题；另外如通过控制不同深度相机在时间上错开获取深度图像、控制多个深度相机的工作波长或者控制多个深度相机之间的相对移动来实现抗干扰。尽管如此，实现上述的抗干扰方法都需要花费较大的成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种结构光投影装置，其从源头上解决干扰的问题，无需增加装置或使装置进行移动，且成本低、便于普及推广。

本发明提供一种结构光投影装置，包括光源和图案生成器，光源发射的光束经图案生成器形成结构光图案并向外发射，所述结构光图案在至少一个维度上发生变化，使得在所述至少一个维度上当多个所述结构光图案有至少部分重叠时所述结构光图案可以被分辨。

优选地，所述维度包括沿结构光图案的任一方向和以结构光图案中某点为中心向四周扩散的极坐标方向；所述至少一个维度包括所述任一方向、所述极坐标方向中的一个或多个的结合。

进一步地优选，所述沿结构光图案的任一方向包括沿所述结构光图案的左右方向和/或上下方向；所述结构光图案的图案内容沿左右方向和/或上下方向发生变化，当多个所述结构光图案在左右方向和/或上下方向上有至少部分重叠时，所述结构光图案可以被分辨。

进一步地优选，所述沿结构光图案的极坐标方向包括以所述结构光图案中心为原点向四周扩散的极坐标方向；所述结构光图案的图案内容随着与所述原点的距离发生变化，当多个所述结构光图案在任意方向上至少有部分重叠时，所述结构光图案可以被分辨。

优选地，所述变化包括所述结构光图案中至少部分图案的分布密度发生变化。

优选地，所述变化包括所述结构光图案中至少部分图案的大小发生变化。

优选地，所述变化包括所述结构光图案中至少部分图案的形状和/或样式发生变化。

优选地，所述发生变化指的是所述结构光图案中至少部分图案的分布密度、大小、形状、样式中的至少两个均发生变化。

本发明还提供一种深度相机，包括：如上所述的投影装置，用于向目标空间投影结构光图案；采集装置，用于采集所述结构光图案；处理器，用于根据所述结构光图案计算深度图像。