[发明专利]用于改进的深度感测的系统和方法

说明书

本发明公开用于主动深度感测的方法和设备。在一些方面，一种成像装置可基于主动感测技术，例如结构光，来产生第一深度信息。在一些方面，所述第一深度信息中的至少一些可缺失或不准确，可能归因于所述成像装置与所述图像的对象之间的扩大的范围。接着可基于所述结构光的零阶分量来产生额外范围信息。所述额外范围信息接着可独自使用或与所述第一深度信息组合，且用以控制成像装置的一或多个参数，例如曝光时间和/或光圈。

技术领域

此技术涉及主动深度感测，且更具体来说，涉及产生场景的深度图以促进图像捕获参数的细化以及捕获后图像处理。

背景技术

成像装置是结构光主动感测系统，其包含发射器和接收器，所述发射器和接收器经配置成发射并接收对应于空间代码(或“码字”)的图案，以产生指示场景中的一或多个目标与成像装置的距离的深度图。场景中的目标与发射器和接收器越远，从所述目标反射的所接收码字与其原始位置(相较于所发射码字)就越接近，因为传出码字的传播路径与经反射传入码字的传播路径较平行。相反地，目标与发射器和接收器越接近，所接收码字与其在所发射码字中的原始位置就越远。因此，所接收码字的位置与对应的所发射码字的位置之间的差异可用于确定目标在场景中的深度。结构光主动感测系统可使用这些经确定深度以产生场景的深度图，所述深度图可以是场景的三维表示。许多应用程序可受益于确定场景的深度图，包含图像质量增强和计算机视觉技术。

在一些方面，产生深度图可包含检测码字。在一些方面，码字可包含符号阵列。解码过滤器可识别码字和符号的空间边界，并基于其强度值将符号分类为例如“0”或“1”。解码滤波器可使用对应于用于界定可能码字集合的调和基底函数集合的匹配滤波器来对传入基底函数进行分类。因此，深度图准确度取决于准确地接收符号、码字和/或基底函数。

如果用以投影图案的光源(例如激光)过低，那么对应于较亮符号的光点可太暗，而无法与较暗符号区分开。因此，需要用来改进针对数字成像应用的深度图产生的方法和系统。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干方面，其中无单一方面单独地负责其合乎需要的属性。在不限制如通过所附权利要求书表达的本发明的范围的情况下，现在将简要地论述一些特征。在考虑此论述之后，并且尤其在阅读标题为“具体实施方式”的部分之后，将理解本发明的特征如何提供在成像管线中包含降低的功耗的优点。

用于图像捕获的深度感测可利用被动和/或主动感测方法。被动感测深度解决方案可在从场景捕获的第一数字图像内执行关键点检测。然而，这些方法的有效性可限于具有相对较少特征的成像环境，例如当场景包含一或多个相对平坦表面时。

主动感测解决方案依靠被供电的信号。然而，用以创建所述信号的电力可通过衍射光学元件来施配和扩散，从而防止相对较大距离处的深度检测。明确地说，衍射光学元件(DOE)结构从激光器发光，以促进嵌入于所述DOE中的图案的视差跟踪。当从场景中的图像反射回来时，所述图案中的视差对应于场景在所述DOE内的各种位置处的深度。为了促进高度衍射图案，衍射光学元件可导致正分析的场景内的任一单数点处的相当大量的的能量耗散。随着从光源到场景中的目标的距离增加，到达场景中的目标的光能的量消退。

光源的衍射基本上限制了当使用DOE时可对其进行有效范围确定的有效范围。然而，高斯光束光源的零阶非衍射DC分量或零频分量与光束的其它分量相比，较少受DOE减损。因此，可执行有效深度检测的距离对于光束的零阶分量显著大于对于由DOE有效衍射的分量。然而，DC分量的零阶部分不提供对场景的大部分的有效深度检测，而是提供对场景的位于光源本身前部的相对较小部分的有效深度检测。

为了使用零阶分量来检测深度，可在多种已知距离确定所述零阶分量的位置。在一些方面中，此信息可存储在图像装置的校准表中。当捕获场景的数字图像时，可基于结构光方法来产生初始深度图。如果由结构光方法产生的深度图并不满足一或多个质量准则，那么可基于数字图像中的零阶分量的位置获得进一步的深度信息。一或多个相机设定接着可基于所获得的深度信息。