[发明专利]一种散斑角度可调的深度相机

说明书

本发明公开了一种散斑角度可调的深度相机，涉及相机领域，包括散热支架，散热支架上设置有红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组，所述散斑投射器模组的角度可调整，散热支架的一侧设置有主板，红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组分别与主板电信号连接。本申请中的散斑投射器模组能够实现钟摆的方式摆动，通过角度的快速切换，使得被投射物体上散斑点的密度提升，通过三角测绘方式计算3D深度时，能够获取更多的散斑图，从而在计算3D点云时能够提升3D点云的细腻程度，使得3D建模的精度更高。本申请的角度识别范围更广、可以实现角度的自由调整；基于转轴的响应频率更高，振幅更大；散斑密度提升更明显；能够适用更多的应用方案及场景。

技术领域

本发明涉及相机领域，特别涉及一种散斑角度可调的深度相机。

背景技术

随着科技的发展，深度相机技术得到了极大的发展，并且被广泛地应用于智能手机、智能家居、智能汽车、安防设备、VR/AR手势交互以及智能机器人等领域。

现有的深度相机,根据运用的场景需求，其中的散斑投射器，只能根据外形设计结构，固定特定的角度，从而满足运用要求。固定角度的散斑投射器，角度识别范围小，无法同时实现多角度转换。但对于有些场景，需要成像范围更广的散斑投射器，固定角度的散斑投射器无法满足复杂场景需求。这对于光学衍射元件是个挑战，通常受限于光学衍射效率的物料特性，大角度设计的衍射器件，其边缘效果很差，点数稀疏，使得精度下降明显，短期内无法满足市场需求。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种角度识别范围更广、能够实现角度自由调整的散斑角度可调的深度相机。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：散斑角度可调的深度相机包括散热支架，所述散热支架一方面用于承载红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组，另一方面用于将红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组产生的热量快速排出。所述散热支架上设置有红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组，所述红外摄像头是可以接收810nm/850nm/940nm非可见光的摄像头模组；所述彩色摄像头用于2D彩色图像拍照。所述散斑投射器模组是可以发射810nm/850nm/940nm的非可见光，同时可以实现角度可调的投射器。所述散斑投射器模组的角度可调整，通过角度的快速切换，使得被投射物体上散斑点的密度提升，通过三角测绘方式计算3D深度时，能够获取更多的散斑图，从而在计算3D点云时能够提升3D点云的细腻程度，使得3D建模的精度更高。所述散热支架的一侧设置有主板，所述主板是通过SMT打件的方式，将设计需要的各种元器件置于PCB上，实现产品功能。所述红外摄像头、彩色摄像头和散斑投射器模组分别与主板电信号连接。散斑投射器模组在工作过程中会产生很高的热量，需要通过散热支架将散斑投射器模组产生的热量散发出去。

本申请中的散斑投射器模组能够实现钟摆的方式摆动，通过角度的快速切换，使得被投射物体上散斑点的密度提升，通过三角测绘方式计算3D深度时，能够获取更多的散斑图，从而在计算3D点云时能够提升3D点云的细腻程度，使得3D建模的精度更高。本申请的角度识别范围更广、可以实现角度的自由调整；基于转轴的响应频率更高，振幅更大；散斑密度提升更明显；能够适用更多的应用方案及场景。

使用散斑角度可调的投射器向被测场景投射多幅散斑图案，左右红外相机同步采集多帧散斑图像，利用基于时空局部匹配的零均值归一化互相关函数计算得到初始的匹配成本，通过胜者为王方法获得具有整像素精度的初始视差图。将初始视差图作为初值，利用基于互信息的单像素匹配方法迭代优化匹配成本，使用基于时空导向滤波的成本聚合算法得到聚合后的匹配成本。使用基于五点二次曲线拟合的亚像素优化算法获得高精度的亚像素视差值。通过四连通算法判断和去除遮挡区域和误匹配点，利用邻域像素插值算法填补视差图中的孔洞，从而获得待测场景的稠密视差图，最后根据左右相机坐标系间的相对关系重构出待测场景的高精度三维点云数据，提高深度相机的测量精度。