獲取三維場景的深度圖的設備制造技術

本發明專利技術涉及一種獲取三維場景的深度圖的設備，包括紅外投影器、第一攝像機、第二攝像機以及紅外補光光源，該第一攝像機配置為接收紅外光，該第二攝像機配置為接收彩色可見光，該第一攝像機和該第二攝像機之間具有符合雙目視覺的距離，其中該紅外投影器配置為在第一模式下投射結構光，在第二模式下不投射結構光，該紅外補光光源配置為在第二模式下選擇性地投射補充光源。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及三維場景的掃描重建，尤其是涉及獲取三維場景的深度圖的設備。
技術介紹
獲取場景中各點對于攝像機的距離是計算機視覺系統的重要任務之一。場景中各點相對于攝像機的距離可以用深度圖(DepthMap)來表示，即深度圖中的每一個像素值表示場景中某一點與攝像機之間的距離。機器視覺系統獲取場景深度圖的技術可分為被動測距傳感和主動深度傳感兩大類，被動測距傳感是指視覺系統接收來自場景發射或反射的光能量，形成有關場景光能量分布函數，即灰度圖像，然后在這些圖像的基礎上恢復場景的深度信息。主動測距傳感是指視覺系統首先向場景發射能量，然后接收場景對所發射能量的反射能量。基于結構激光的距離測量裝置(也稱深度相機)是一種主動測距傳感技術，其原理請參考圖1。圖1中投影機110發射的激光束(實際上是幾萬條光線，這里以一條光線作為示意)照射在距離為Z1，Z2的不同平面上，在照相機110上成像的光斑點會產生從Xc1到Xc2的水平位移。設定一個參考平面Z0，通過檢測任意距離的平面Zk相對于參考平面Z0的光點的位移量，可以推知平面Zk的距離。也就是說，計算機設備中要存儲參考平面Z0的激光斑點圖樣和平面Z0的實際距離值(即一常量z0)，在輸入任意測量平面的圖像時，通過檢測光斑的位移就能實現測距。光斑位移的檢測方法是匹配參考圖和輸入圖中光斑點的局部塊的相似度。圖2為一種已知的基于結構光的深度相機的結構示意圖。參考圖2所示，深度相機包括紅外投影器210、紅外攝像機220和彩色攝像機230。紅外投影器210和紅外攝像機220共同完成如圖1所描述的深度檢測。其中紅外投影器210投出的激光束透過衍射光學器件(DOE)，分解為上萬條細小的激光，它的作用是在物體上產生隨機光斑(紋理)。紅外攝像機220拍攝到隨機斑點圖像，經過計算產生稠密的深度圖像。彩色攝像機230獲取彩色圖像，通過把彩色圖像映射到深度相機，可以給三維場景提供顏色信息。彩色圖像可以作為深度圖像的補充，但并不是深度相機必須的。深度相機通常使用的激光光源是不可見的紅外光，這使它容易被太陽光或者其它環境光中包含的紅外波段所干擾。這樣，在戶外環境下，紅外攝像機220檢測不到紅外激光器210發射的紅外斑點紋理圖案，導致深度檢測失敗。這時的紅外攝像機220退化成一個只能采集灰度的相機。另一方面，彩色攝像機230和紅外攝像機220之間有一定距離，造成圖像視差，導致彩色圖像中的RGB顏色信息映射到深度圖像中的IR圖像空間中會產生誤差。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種獲取三維場景的深度圖的設備，它可以解決容易受到外部環境光干擾的問題，以及紅外攝像機與彩色攝像機的視差問題。本專利技術為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種獲取三維場景的深度圖的設備，包括紅外投影器、第一攝像機、第二攝像機以及紅外補光光源，該第一攝像機配置為接收紅外光，該第二攝像機配置為接收彩色可見光，該第一攝像機和該第二攝像機之間具有符合雙目視覺的距離，其中該紅外投影器配置為在第一模式下投射結構光，在第二模式下不投射結構光，該紅外補光光源配置為在第二模式下選擇性地投射補充光源。在本專利技術的一實施例中，該第二攝像機還配置為接收紅外光。在本專利技術的一實施例中，該第一攝像機配置為在該第一模式和該第二模式下工作，該第二攝像機配置為在該第二模式下工作。在本專利技術的一實施例中，該第一攝像機配置為在該第一模式和該第二模式下工作，該第二攝像機配置為在該第一模式和該第二模式下工作。在本專利技術的一實施例中，當該第一攝像機和該第二攝像機同時工作時，組成雙目視覺系統。在本專利技術的一實施例中，該第一模式為無紅外干擾模式，該第二模式為有紅外干擾模式。在本專利技術的一實施例中，該紅外投影器投射紅外激光。本專利技術由于采用以上技術方案，使之與現有技術相比，通過各個部件在不同模式下的狀態切換及組合來適應不同的應用場景。在無紅外干擾環境下，可以通過紅外投影器、第一攝像機組成深度相機，在有紅外干擾環境下，可以通過第一攝像機和第二攝像機組成深度相機，還能夠通過紅外補光光源進行補光，從而在各種場景下都能適用。附圖說明為讓本專利技術的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式作詳細說明，其中：圖1示出激光三角測量原理。圖2示出一種已知的基于結構光的深度相機的結構。圖3示出本專利技術第一實施例的獲取三維場景的深度圖的設備的結構。圖4示出本專利技術第二實施例的獲取三維場景的深度圖的設備的結構。具體實施方式本專利技術的實施例描述獲取三維場景的深度圖的設備，它通過各個部件在不同模式下的狀態切換及組合來適應不同的應用場景。圖3示出一種獲取三維場景的深度圖的設備300，包括紅外投影器310、第一攝像機320、第二攝像機330以及紅外補光光源340。第一攝像機320配置為接收紅外光，例如第一攝像機320是一個紅外攝像機。第二攝像機330配置為接收彩色可見光，例如第二攝像機330是一個彩色攝像機，可以采集彩色圖像。與已知設備不同的是，第一攝像機320和第二攝像機330之間并不靠近，而是布置在設備300上相對較遠的距離，這一距離符合雙目視覺。紅外投影器310及紅外補光光源340可以布置在第一攝像機320和第二攝像機330之間。但可以理解，這并非是必須的，紅外投影器310及紅外補光光源340只要與第一攝像機320和第二攝像機330布置在設備的同一側上。紅外投影器310配置為能夠投射結構光，為此紅外投影器310可以配備衍射光學器件(DOE)。舉例來說，紅外投影器310投射的是紅外激光。紅外補光光源340配置為能夠投射補充的紅外光源。通常情況下，紅外投影器310與第一攝像機320配合就能夠獲取三維場景的深度圖像。但由于環境(例如日光)中的紅外光的干擾，這一工作方式是不可靠的。為此，本實施例的設備具有多種工作模式，并讓各部件在不同工作模式下進行狀態的切換。具體來說，可以設置第一模式和第二模式。第一模式可為無紅外干擾模式，第二模式可為紅外干擾模式。紅外投影器310配置為在第一模式下投射結構光，在第二模式下不投射結構光。紅外補光光源340配置為在第二模式下選擇性地投射補充光源。第一攝像機320配置為在第一模式和該第二模式下均工作，第二攝像機330配置為在第二模式下工作。當第一攝像機320和第二攝像機330同時工作時，組成雙目視覺系統。在室內沒有陽光的環境，設備300可以工作在第一模式，這時它依靠紅外投影器310和第一攝像機320組成深度相機。在室外陽光較強的環境，設備300可以工作在第二模式，第一攝像機320和第二攝像機330組成雙目立體成像的深度相機，此時的深度提取計算方法和一般的雙目視覺相同。在此，可以要求第一攝像機320和第二攝像機330二者的視角分辨率等幾何參數相同。當設備300可以工作在第二模式時，還可以使用紅外補光光源340來補光，第一攝像機320和第二攝像機330仍然可以組成深度相機。上述的各種模式互補，可以覆蓋比已知的深度相機更廣泛的應用場景。圖4示出本專利技術第二實施例的獲取三維場景的深度圖的設備400，包括紅外投影器410、第一攝像機420、第二攝像機430以及紅外補光光源440。第一攝像機420配置為接收紅外光，例如第一攝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種獲取三維場景的深度圖的設備，包括紅外投影器、第一攝像機、第二攝像機以及紅外補光光源，該第一攝像機配置為接收紅外光，該第二攝像機配置為接收彩色可見光，該第一攝像機和該第二攝像機之間具有符合雙目視覺的距離，其中該紅外投影器配置為在第一模式下投射結構光，在第二模式下不投射結構光，該紅外補光光源配置為在第二模式下選擇性地投射補充光源。

【技術特征摘要】
1.一種獲取三維場景的深度圖的設備，包括紅外投影器、第一攝像機、第二攝像機以及紅外補光光源，該第一攝像機配置為接收紅外光，該第二攝像機配置為接收彩色可見光，該第一攝像機和該第二攝像機之間具有符合雙目視覺的距離，其中該紅外投影器配置為在第一模式下投射結構光，在第二模式下不投射結構光，該紅外補光光源配置為在第二模式下選擇性地投射補充光源。2.如權利要求1所述的獲取三維場景的深度圖的設備，其特征在于，該第二攝像機還配置為接收紅外光。3.如權利要求1所述的獲取三維場景的深度圖的設備，其特征在于，該第一攝像機配置為在該第一模式和該第二模式下工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋金龍，
申請(專利權)人：上海圖檬信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31