[发明专利]无串扰的深度相机及系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种无串扰的深度相机及系统。

背景技术

三维重建技术是通过计算机数字化的手段，将客观世界中的三维实体真实再现在计算机中。目前，主流的三维重建技术包括激光扫描和结构光扫描获取目标物体的空间点云。激光扫描三维重建精度较高，但体积庞大、价格昂贵，不适合普及推广。基于结构化光束扫描获取目标物体空间点云的深度相机，例如微软的KINECT、奥比中光的ASTRA具有体积小、空间点云精准、价格合理等优点，被广泛应用于消费级的场景重建、虚拟与现实、人机交互等领域。

深度相机将结构化光图案投影至目标空间内，实现目标空间的标定。当目标空间内放入物体时，深度相机投影的结构化光图案会发生形变，并且该形变相对于光源是离轴的，因此可以通过三角测量技术获得物体的深度信息，进而得到物体的空间点云信息。对于单台深度相机而言，其仅能提供有限视场角和工作距离，并不适用于复杂空间、物体的三维重建，或者并不能够完整地反映复杂空间、物体的真实场景。针对单台深度相机的局限性，一种解决方案是通过使用多台深度相机同时对目标物体进行扫描，获取目标物体360°的深度图像，进而获得目标物体的空间点云信息。这种方案虽然可以改善单台深度相机的局限性，但是也存在明显的缺陷。当多台深度相机同时工作时，不同深度相机所投射的结构化光图案会出现重叠，由于每台深度相机性能参数相同，因此其重叠部分会的图案化光束密度会变大，进而造成不同深度相机投射的光图案发生相互串扰，使得每一台深度相机图像采集装置捕获的信息不准确，最终导致每一台深度相机的精准度下降。

现有技术中，为了降低多台深度相机同时工作时的相互串扰，一般通过调整深度相机之间的摆放位置或角度，尽可能避免深度相机投射的结构化光图案出现重叠或干涉；又或者通过控制器控制多台深度相机的工作状态进行交替投影，以避免深度相机之间的相互串扰。上述方案虽然可以减低或避免多台深度相机之间的串扰，但也极大的局限了多台深度相机的使用环境，尤其是在复杂物体的实时三维重建应用领域。由于多台深度相机需要交替投影，这导致每一台深度相机获取的实时数据存在着一定程度的延迟，进而影响到实时数据的输出。所以现有技术中没有一种技术能够解决多台深度相机同时工作时的相互串扰问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中多台深度相机同时工作时的相互串扰问题，提供一种无串扰的深度相机及系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

本发明提供一种无串扰的深度相机，包括激光投影装置，用于向外投射图案化光束；图像采集装置，用于采集所述激光投影装置投射的图案化光束；主板，用于固定并驱动所述激光投影装置与所述图像采集装置；处理器，设置在所述主板上，用于处理所述图像采集装置采集的图案化光束，获取深度信息；线偏振片，设置在所述激光投影装置的出光侧和所述图像采集装置的入光侧，用于起偏和/或检偏所述图案化光束。所述线偏振片以任意方向起偏和/或检偏，并且所述激光投影装置的所述线偏振片的透振方向和所述图像采集装置的所述线偏振片的透振方向一致；所述激光投影装置的所述线偏振片和所述图像采集装置的所述线偏振片是独立安装或一体安装；；

本发明提供的一种无串扰的深度相机，还包括液晶光调制器，所述液晶光调制器设置在所述线偏振片的出光侧和/或入光侧；用于精确控制所述激光投影装置投射的图案化光束的偏振方向并筛选所述图像采集装置采集的图案化光束；所述激光投影装置的所述液晶光调制器和所述图像采集装置的所述液晶光调制器是独立安装或一体安装；所述液晶光调制器为扭曲型液晶光调制器并受所述主板的电压控制；所述液晶光调制器的驱动电压为0-8V。

本发明还提供一种深度相机系统，包括：至少两台如权利要求1-7任一所述的深度相机，所述深度相机同时工作。相邻所述深度相机激光投影装置投射的图案化光束的偏振方向相互垂直；所述深度相机规则或不规则排布。

本发明的有益效果为：提供一种无串扰的深度相机及其系统，通过在深度相机的激光投影装置和图像采集装置分别设置线偏振片，设置线偏振片的透振方向确保了深度相机的激光投影装置投射出的光束与图像采集装置采集的光束之间配对，从而保证了深度相机不受周围环境中其他光束的串扰，进而保证深度相机的精准度。

进一步的，由本发明提供的深度相机组成的深度相机系统，通过设置相邻的深度相机之间透振方向避免了深度相机之间相互串扰的问题，从而提升深度相机系统的精准度。

附图说明