[发明专利]一种多深度测量设备的协同工作系统和方法

说明书

本发明公开了一种多深度测量设备的协同工作系统和方法。该系统包括若干台深度测量设备和一个集中控制器，相邻两台深度测量设备具有重叠视场区域，各深度测量设备均与集中控制器进行数据交互，实现集中控制器对每台深度测量设备的配置，包括时间同步的配置和去干扰的配置。本发明不需要复杂的硬件结构和较高的成本，适合大规模应用。

技术领域

本发明属于深度测量设备技术领域，特别涉及了一种多深度测量设备的协同工作系统和方法。

背景技术

目前，基于结构光技术的深度感知设备(以下有时简称深度相机)的发展已成熟稳定，易于实现和商用。深度相机通常包含红外发射装置(以下有时简称发射器)和红外接收装置(成像装置)，发射器将光源打向装置内的光栅，形成固定的斑点、线或其他复杂二维图案，并投射到场景物体表面，投射光在物体表面反射后被成像装置接收，根据成像后的图案形变以及发射器、成像装置的几何位置关系，即可以获得当前场景的深度信息。该类型深度相机通常运行在低分辨率状态，并且视场范围有限，为满足更多的应用，如虚拟试衣、全景拍摄等深度测量需求，经常需要将多个深度相机连接起来组成阵列来以获得更大视场和更精细的深度信息恢复。

为保证更大视场的、连续的、完整的深度信息获取，该阵列往往设置为各深度相机间有一定比例的视场重叠。在视场重叠区域，每一个可以感光该区域的成像装置都将看到两个甚至更多个发射器同时投射在该区域的光斑或图案，这将极大影响上述每一台成像装置的成像质量，最终将导致该区域的深度信息中包含大量噪声，具体表现为细节缺失、空洞、失真等等。

中国专利申请(公开号：CN106461783A)《使用时间共享的自动的多个深度相机同步》中公开了如下技术方案，即额外使用一个控制器集中控制两台或以上的多个深度感知设备，系统经过配置可控制各深度感知设备的曝光窗口不互相重叠，即当其中一台设备投射光斑到场景的时间窗口内，只激活对应该设备的成像设备进行曝光，其他设备均处于禁止曝光阶段，以此方法在多个设备间循环。该方法随着设备的增多，将严重影响设备获取深度信息的帧率，特别是每秒钟可感光的图像数量。

论文《Reducing Interference Between Multiple Structured Light DepthSensors Using Motion》中描述了如下技术方案，即在某一深度相机外绑定一个震动马达，马达启动时将造成设备按照一定规律震动，从其他深度相机的感光装置来看，打在场景内的光斑随着变模糊，强度衰减的，而在自身(震动中的)对应的感光装置来看，因为震动的一致性，打在场景内的光斑是清晰且强度正常的，以此来减少在同一感光区域来自不同投射器的光斑干扰。但是基于震动的此类技术对硬件结构设计要求复杂，成本较高，不利于大规模应用。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种多深度测量设备的协同工作系统和方法，克服现有技术存在的缺陷，实现多深度测量设备的同步工作，降低各设备之间的干扰。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种多深度测量设备的协同工作系统，包括若干台深度测量设备和一个集中控制器，相邻两台深度测量设备具有重叠视场区域，各深度测量设备均与集中控制器进行数据交互，实现集中控制器对每台深度测量设备的配置，集中控制器内含计时器和存储器。

基于上述多深度测量设备的协同工作系统的协同工作方法，集中控制器按照随机或预设顺序的方式逐一启动各台深度测量设备，记录每台深度测量设备的启动就绪时间T0i和每台深度测量设备中红外接收装置的首次曝光结束时间T1i，并计算每台深度测量设备的T1i与T0i的差值dTi，将时间序列{dTi,1≤i≤N}存储于集中控制器中，用于多台深度测量设备的时间同步参考；其中i表示深度测量设备的编号，N表示深度测量设备的数量。

进一步地，所有深度测量设备按照恒定的曝光周期进行工作。