專利名稱：用于提供三維和距離面間判定的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3D(三維)和距離判定，更具體而言，本發(fā)明涉及SOP(單光路)三維和距離成像方法、裝置及其系統(tǒng)，其消除了立體基線的常規(guī)要求，且因此容許在相對(duì)小的封裝內(nèi)提供光學(xué)元件而不管測(cè)量離距如何。定義、首字母縮寫(xiě)和縮寫(xiě)本說(shuō)明書(shū)通篇采用下列定義軸向變強(qiáng)度沿著一條或多條軸變化的強(qiáng)度。立體視覺(jué)是由到雙眼視網(wǎng)膜上的兩個(gè)稍有不同的投影而導(dǎo)致感覺(jué)到深度的視覺(jué)感知過(guò)程。兩個(gè)視網(wǎng)膜圖像的差別通常叫做水平像差、視網(wǎng)膜像差或雙眼像差。所述差別起因于眼睛在頭部中的不同位置。立體視覺(jué)通常稱為深度感知(來(lái)自意為實(shí)體的“立體 (stereo) ”，和意為視覺(jué)或視力的“視覺(jué)(opsis) ”)。編aiMMU^是通過(guò)用預(yù)定的像素圖樣投影于場(chǎng)景上的光。當(dāng)所述圖樣觸及場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體時(shí)發(fā)生變形，繼而容許視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)使用(例如)結(jié)構(gòu)光3D掃描儀而計(jì)算所述物體的深度信息和表面信息。
背景技術(shù)：
大多數(shù)商用距離成像系統(tǒng)通常涉及兩個(gè)主要類a)三角測(cè)量系統(tǒng)；和b) TOF (飛行時(shí)間)系統(tǒng)。其它鮮見(jiàn)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)及其方法包括自陰影重建形狀技術(shù)(如B. K. P Horn I^Jifef Shape from shading -.a method for obtaining the shape of a smooth opaque object from one view" , Technical Report 79,Project MAC,Massachusetts Institute of Technology (MIT)，1970年)、自散焦重建形狀技術(shù)(如A. Pentland等的論文"A simple,real-time range camera“ , Proceedings of IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR)，1989 年)、光度立體技術(shù)(如 R. J. Woodham 白勺論文〃 Photometric method for determining surface orientation from multiple images" ,Optical Engineering，第 19卷，No. 1，第 139-144頁(yè)，1980年 1-2 月)、 云紋干涉技術(shù)(H. Takasaki 的"Moire topography"，Applied Optics，第 9 卷，第 6 期， 第1467-1472頁(yè)，1970年)及其它技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，上述三角測(cè)量類的系統(tǒng)在本質(zhì)上是根據(jù)光的基本品質(zhì)-光的直線傳播。這種幾何屬性構(gòu)成了用右眼與用左眼所看到之物之間的差別，這正是人類雙眼深度感知(立體視覺(jué))的基礎(chǔ)。繼而，三角測(cè)量類包括兩個(gè)主要子類被動(dòng)式三角測(cè)量和主動(dòng)式
三角測(cè)量。受各種生物系統(tǒng)的啟示，被動(dòng)式三角測(cè)量方法(也被稱為被動(dòng)式立體方法)可能是用于距離成像的最老式的方法，其中通過(guò)從不同角度得到的兩個(gè)或多個(gè)圖像之間的匹配對(duì)應(yīng)而提取深度數(shù)據(jù)。盡管在所屬領(lǐng)域中有近乎五十年的研究(如B. Julesz在標(biāo)題為"Towards the automation of binocular depth perception (AUT0MAP-1)“的論文中所講授，Proceedings of IFIPS Congress，Munich，第 439-444 頁(yè)，1962 年)，但常規(guī)的被動(dòng)式三角測(cè)量方法在再捕捉無(wú)特征區(qū)域、具重復(fù)圖樣和結(jié)構(gòu)的區(qū)域以及表面邊界方面明顯地?zé)o能為力。盡管有這些缺點(diǎn)，但被動(dòng)式三角測(cè)量對(duì)于旨在重建高紋理化且相對(duì)連續(xù)的區(qū)域的某些任務(wù)來(lái)說(shuō)仍具吸引力，如高空航拍照片中的3D建模(例如，L.H. Quam 等的論文“Stanford automatic photogrammetry research “ ， Technical Report STAN-CS-74-472， Department of Computer Science， Stanford University，1974 年 12 月)。與被動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)形成對(duì)比的是，主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)在所屬領(lǐng)域中以其高可靠性而著稱。在這些系統(tǒng)中，由于使用了將結(jié)構(gòu)光投影在所獲取場(chǎng)景上方的附加專用主動(dòng)式照明源，得以完全避免“眾所周知”的對(duì)應(yīng)問(wèn)題(例如在以下網(wǎng)頁(yè)中所述，http:// en. wikipedia. org/wiki/Correspondence—problem)。結(jié)構(gòu)光具有指定的布局，其目的是對(duì)從場(chǎng)景背反射并被攝像機(jī)捕獲的結(jié)構(gòu)光的每個(gè)局部區(qū)域提供不同的識(shí)別。因?yàn)閷?duì)應(yīng)是根據(jù)預(yù)定的格式發(fā)生，所以無(wú)需兩個(gè)攝像機(jī)，通?？蓛H使用一個(gè)攝像機(jī)和一個(gè)投影儀來(lái)實(shí)施所需的三角測(cè)量。除了可靠且設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單之外，這些主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)在深度測(cè)量方面同樣具有相對(duì)高的精度。然而，與被動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)不同的是，大多數(shù)主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)通常局限于靜態(tài)環(huán)境(物體)的距離成像。這是因?yàn)檫@些系統(tǒng)實(shí)際上利用了時(shí)間結(jié)構(gòu)光格式，這意味著使用投影和圖像捕捉的同步系列，以在受控的角運(yùn)動(dòng)下掃描被成像環(huán)境“典型”光條紋(如 Y. Shirai 等的標(biāo)題為〃 Recognition of polyhedrons with a range finder"的論文， 2nd International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI)，第 80-87 頁(yè)，London, 1971年)，以(例如)利用視頻投影儀來(lái)迅速交換各種編碼光圖樣的更高級(jí)的系統(tǒng)(如US 4，175，862中所公開(kāi))結(jié)束。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，在常規(guī)的主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)中，所獲取的場(chǎng)景也必需保持靜態(tài)，直到掃描過(guò)程或圖樣切換完成。另一方面，如果僅使用單編碼光圖樣，則也可以在運(yùn)動(dòng)中獲取場(chǎng)景。這個(gè)概念自從主動(dòng)式三角測(cè)量方法開(kāi)始后便已成為研究的主題(如P.M. Will等的標(biāo)題為"Grid coding :A preprocessing technique for robot and machine vision “ 白勺論 JC, Computers and Artificial Intelligence，第 66_70 頁(yè)，I97I 年)。開(kāi)發(fā)這種類型的編碼化方法的主要挑戰(zhàn)通常涉及在單個(gè)圖樣的小局部區(qū)域內(nèi)嵌入足夠大的識(shí)別代碼字(如 J· Salvi 的標(biāo)題為〃 Pattern codification strategies in structured light systems“ 的論文，第37卷，第4期，第827-849頁(yè)，2004年4月)。大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)方法包括編碼有色條紋(如 K. L. Boyer 等的標(biāo)題為"Color-encoded structured light for rapid active ranging “的 ife 文，IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (PAMI)，第 9 卷，第 1 期，第 14- 頁(yè)，1987 年 1 月)或有色點(diǎn)(如 R. A. Morano 白勺標(biāo)題為〃 Structured light using pseudorandom codes “白勺論文，IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (PAMI)，第 20卷，第 3 期，第 322-327 頁(yè)， 1998年3月)。這些方法主要適用于在相對(duì)低的周邊環(huán)境光條件下捕捉中性色物體。其它現(xiàn)有技術(shù)方法建議用各種形狀和空間特征作為顏色的替代(如P. Vuylsteke等的標(biāo)題為，“Range image acquisition with a single binary-encoded light pattern“的論文，IEEE Transactions on PatternAnalysis and Machine Intelligence (PAMI)，干丨J第 12 卷，第2期，第148-163頁(yè)，1990年)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)需要將攝像機(jī)與投影儀設(shè)定成分開(kāi)預(yù)定的離距，該離距被稱為立體基線。通常將基線的量值設(shè)定成為到目標(biāo)場(chǎng)景的離距的大約10%到 50%。一般而言，較短的基線可導(dǎo)致精度水平低，而較長(zhǎng)的基線可能導(dǎo)致難以捕捉不面對(duì)系統(tǒng)的表面。這種攝像機(jī)/投影儀間隔要求通常是常規(guī)主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)的大多數(shù)明顯缺點(diǎn)的原因，這些缺點(diǎn)一般是一已知的“立體遮擋問(wèn)題”表面只有在與攝像機(jī)和投影儀兩者均保持清晰視線的情況下才能被重建。當(dāng)處理(例如)深凹面時(shí)無(wú)法滿足這種條件。一僅適用于短距離由于基線被設(shè)定成與測(cè)量離距成比例，所以長(zhǎng)距離需要的基線長(zhǎng)度不切實(shí)際。例如，為了高精度地測(cè)量百米遠(yuǎn)的物體，需要的基線長(zhǎng)度至少為十米。由于三角測(cè)量需要攝像機(jī)和投影儀以相對(duì)準(zhǔn)確的方式保持它們的相對(duì)位置，這就通常會(huì)需要龐大且堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，并且也有可能需要與振動(dòng)和溫度變化隔離的受控環(huán)境。長(zhǎng)離距的距離成像的常見(jiàn)選擇是T0F(飛行時(shí)間)技術(shù)。與主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)不同的是，常規(guī)的TOF系統(tǒng)所基于的是光的另一種基本性質(zhì)一光以恒定的速度傳播。上述 TOF類的系統(tǒng)實(shí)際上用作光學(xué)雷達(dá)，利用快速定時(shí)電路來(lái)測(cè)量快速光脈沖從目標(biāo)場(chǎng)景返回所花費(fèi)的時(shí)間。大多數(shù)TOF系統(tǒng)是通過(guò)逐點(diǎn)掃描的方式操作的，因此僅適用于靜態(tài)場(chǎng)景。 這種3D掃描儀是地面LIDAR(光檢測(cè)和測(cè)距)系統(tǒng)。然而，一些TOF系統(tǒng)(如常規(guī)的閃爍 LIDAR 系統(tǒng)，例如 R. Lange 等的標(biāo)題為"Time-of-flight range imaging with a custom solid-state image sensor"白勺論文，Laser Metrology and Inspection,Proceedings of the SPIE，第3823卷，180-191頁(yè)，慕尼黑，1999年9月)具有同時(shí)獲取多個(gè)點(diǎn)的能力，使這些TOF系統(tǒng)同樣適于運(yùn)動(dòng)距離成像。此外，TOF技術(shù)與主動(dòng)式三角測(cè)量方法不同的另一項(xiàng)重要特征在于T0F技術(shù)不需要基線。因此，通過(guò)使用常規(guī)的棱鏡就有可能將攝像機(jī)和脈沖發(fā)光器兩者均設(shè)定成SOP(單光路)配置。因?yàn)槌上窈凸獍l(fā)射兩者是在相同光路上進(jìn)行的， 所以不會(huì)發(fā)生“立體遮擋”，并且系統(tǒng)可以進(jìn)行長(zhǎng)離距操作，不管實(shí)際尺寸如何。在實(shí)踐中， 常實(shí)施的是“接近”SOP的配置，其中將攝像機(jī)和發(fā)光器設(shè)置成彼此接近，因?yàn)檫@樣可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)，同時(shí)至多僅會(huì)引入微不足道的“立體遮擋”。然而，雖然TOF技術(shù)為遠(yuǎn)離距場(chǎng)景和凹面兩者的距離成像提供了解決方案，但TOF 系統(tǒng)通常較為復(fù)雜，因此比主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)成本高。此外，通常認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)水平的能動(dòng)式距離成像TOF技術(shù)在距離測(cè)量精度方面和橫向分辨率方面均不如主動(dòng)式三角測(cè)量系統(tǒng)。同樣不需要立體基線的另一種現(xiàn)有技術(shù)的SOP(單光路)距離成像方法是由 D. Sazbon · IS 為〃 Qualitative real-time range extraction for preplanned scene partitioning using laser beam coding"的論文中介紹的(Pattern Recognition Letters，第沈卷，第11期，1772-1781頁(yè)，2005年8月)。這種方法基于由射束成形光學(xué)元件所產(chǎn)生的多重軸向變照明圖樣的投影。在原始的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，每個(gè)圖樣由定向成特定角的狹縫陣列組成。因此，到某個(gè)表面的離距是由反射狹縫的定向指示，被連接于投影儀的攝像機(jī)捕捉。與常規(guī)的TOF系統(tǒng)類似的是，可將此系統(tǒng)設(shè)定成SOP配置，其中投影儀和影像擷取攝影機(jī)兩者共用(或近似共用)相同的光軸，且其中距離測(cè)量精度不取決于它們的離距。可是與TOF系統(tǒng)不同的是，其得益于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，因?yàn)槠錈o(wú)需移動(dòng)部件(例如，沒(méi)有掃描鏡)、沒(méi)有快速定時(shí)電路，而且沒(méi)有相當(dāng)靈敏的高形狀因子像素架構(gòu)(因此，容許使用常見(jiàn)的低成本高分辨率攝像機(jī)傳感器)。另外，與單圖樣主動(dòng)式三角測(cè)量方法類似的是，這種距離成像方法容許動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)距離成像，因?yàn)樵摲椒▋H需要單次攝像機(jī)快拍以獲取完整的距離圖像。然而，在由D. Mzbon等所提出的上述距離成像方法中，測(cè)量精度以及擷取距離取決于元件可產(chǎn)生的分立圖樣的數(shù)目。元件的設(shè)計(jì)可采用常規(guī)的迭代數(shù)值方法(如 U. Levy 等的標(biāo)題為"Iterative algorithm for determining optimal beam profiles in a three-dimensional space"的論文，Applied Optics，第 38 卷，第 32 期，6732-6736 頁(yè)，1999 年，該論文進(jìn)一步基于 R. W. Gerchberg 等的標(biāo)題為〃 Apractical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures"的論文， Optics，第35卷，237-246頁(yè)，1972年)。根據(jù)迭代數(shù)值方法，對(duì)位于變軸向距離的若干分立平面施加一組期望的光強(qiáng)度分布(即，圖樣)。然而，在不同平面建立的強(qiáng)度圖像之間存在非線性轉(zhuǎn)換(限制了 3D和距離判定的測(cè)量精度)，這也意味著測(cè)量的工作空間由一組稀疏的分立距離段分隔。這種特性在諸如機(jī)器人導(dǎo)航和障礙檢測(cè)(其中時(shí)空稀疏的距離測(cè)量可滿足)之類的應(yīng)用中并不是問(wèn)題。例如，機(jī)器人能在一組預(yù)定的距離之間做出區(qū)分就應(yīng)該是足夠的。然而，在諸如用于內(nèi)容創(chuàng)建的3D建模、制造過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量控制、醫(yī)學(xué)成像以及其它應(yīng)用中，通常需要高得多的測(cè)量密度。因此，現(xiàn)有技術(shù)中不斷地需要提供相對(duì)精確的SOP三維及距離成像方法及其系統(tǒng)，其可消除對(duì)立體基線的傳統(tǒng)要求，并容許在相對(duì)小的封裝內(nèi)容納光學(xué)元件，而不管測(cè)量離距如何，同時(shí)基本上避免已知的“立體遮擋問(wèn)題”。另外，現(xiàn)有技術(shù)中不斷地需要提供用于3D物體輪廓和距離面間判定的方法和系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有相對(duì)簡(jiǎn)單且穩(wěn)固的設(shè)計(jì)，并且可容納相對(duì)少數(shù)的不帶移動(dòng)部件的元件，并且還基本上消除使用者校準(zhǔn)的需要。此外，現(xiàn)有技術(shù)需要提供用于3D及距離判定的方法和系統(tǒng)，其能夠使用相對(duì)廉價(jià)且具有相對(duì)低靈敏度和相對(duì)高分辨率的成像裝置傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及SOP三維及距離成像方法、裝置及其系統(tǒng)，其消除了對(duì)于立體基線的常規(guī)要求，并因此容許在相對(duì)小的封裝內(nèi)提供光學(xué)元件而不管測(cè)量離距如何。一種進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D (三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定的方法，所述方法包括a)提供預(yù)定有限組的不同類型的特征，產(chǎn)生特征類型，每個(gè)特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)提供包括所述特征類型的多種外觀的編碼光圖樣；c)將具有軸向變強(qiáng)度的所述編碼光圖樣投影在場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，所述場(chǎng)景具有至少兩個(gè)平面，產(chǎn)生第一平面并產(chǎn)生第二平面；d)捕捉在其上投影有所述投影的編碼光圖樣的所述物體的2D (二維)圖像，從而產(chǎn)生捕捉的2D圖像，所述捕捉的2D圖像包括被反射的所述特征類型；e)確定2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生確定的強(qiáng)度值；和f)根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括將所述強(qiáng)度值與至少一個(gè)預(yù)定的查詢表相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括確定兩個(gè)最高相關(guān)值MAX1和MAX2, 所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景的第一平面和第二平面。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括除了已確定的MAX1值和MAX2值外， 確定另外兩個(gè)最高相關(guān)值MIN1和Mm2，所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景的第一平面和
第二平面。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算場(chǎng)景的第一平面與第二平面的峰值比。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)將最高相關(guān)值MAiC1除以最高相關(guān)值MAX2而計(jì)算場(chǎng)景的第一平面與第二平面的峰值比。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算在場(chǎng)景的第一平面的信噪比SNR115根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)將最高相關(guān)值MAiC1除以MIN1 值而計(jì)算在場(chǎng)景的第一平面的信躁比SNR115根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，其中進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算在場(chǎng)景的第二平面的信躁比SNIi2。根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)將最高相關(guān)值MA&除以MIN1 值而計(jì)算在場(chǎng)景的第二平面的信躁比SNI 2。根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)定的計(jì)算操作確定場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D幾何形狀。根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括提供編碼光圖樣作為以下中的一者或多者a)周期性圖樣；和b)非周期性圖樣。配置裝置以進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D (三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定，所述裝置包括a)預(yù)定組類型的特征，產(chǎn)生特征類型，每個(gè)特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)具有軸向變強(qiáng)度的編碼光圖樣，其包括所述特征類型的多種外觀；c)投影儀，其配置成將所述編碼光圖樣投影在場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，所述場(chǎng)景具有至少兩個(gè)平面，產(chǎn)生第一平面并產(chǎn)生第二平面；d)成像裝置，其配置成能捕捉在其上投影有所述投影的編碼光圖樣的所述物體的 2D (二維)圖像，產(chǎn)生2D捕捉圖像，所述2D圖像包括反射的所述特征類型；和e)處理單元，其配置成e. 1.確定2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生確定的強(qiáng)度值；且e. 2.通過(guò)使用確定的強(qiáng)度值而進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該裝置進(jìn)一步包括衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)成能夠朝所述一個(gè)或多個(gè)物體投影所述編碼光圖樣。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該衍射光學(xué)元件是分光器。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該投影儀進(jìn)一步包括相位掩膜，所述相位掩膜配置成能夠獲得關(guān)于待捕捉的2D圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該相位掩膜是光束成形衍射光學(xué)元件。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，該處理單元進(jìn)一步配置成根據(jù)確定的強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作。根據(jù)本發(fā)明的再又一實(shí)施例，該處理單元設(shè)置在成像裝置內(nèi)。配置系統(tǒng)以進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D (三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定，所述系統(tǒng)包括a)圖樣投影裝置，其配置成將具有軸向變強(qiáng)度并具有多個(gè)特征類型的二維編碼光圖樣投影到具有至少兩個(gè)平面的場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，使得每個(gè)特征從所述場(chǎng)景內(nèi)的物體的各自的反射位置處反射，產(chǎn)生反射的特征，所述特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)成像裝置，其配置成捕捉包括反射特征的所述場(chǎng)景的2D (二維)圖像；和C)處理單元，其配置成c. 1.確定2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生確定的強(qiáng)度值；且c. 2.通過(guò)利用確定的強(qiáng)度值而進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，圖樣投影裝置進(jìn)一步包括投影儀，所述投影儀配置成將編碼光圖樣投影在場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上。一種產(chǎn)生一系列SOP (單光路)或近似SOP圖樣的方法，所述方法包括調(diào)制預(yù)定的圖樣和使用至少一個(gè)體矩陣，每個(gè)所述體矩陣服從一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的規(guī)則。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括通過(guò)利用圖像處理操縱圖樣系列。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括提供體矩陣作為以下中的一者或多者a)重復(fù)性矩陣；和b)非重復(fù)性矩陣。一種產(chǎn)生一系列SOP (單光路)或近似SOP圖樣的方法，所述方法包括a)定義代碼構(gòu)成和相應(yīng)的代碼構(gòu)成變化；b)產(chǎn)生僅含有所述代碼構(gòu)成的一組或多組局部唯一性矩陣；c)產(chǎn)生僅含有所述局部唯一性矩陣的至少一組矩陣；d)根據(jù)所述代碼構(gòu)成變化產(chǎn)生至少一組僅含有所述矩陣的系列的連續(xù)矩陣，同時(shí)所述至少一組連續(xù)矩陣不含有局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的任何軸向重復(fù)；e)產(chǎn)生至少一組體矩陣，同時(shí)所述體矩陣僅含有所述連續(xù)矩陣而不含有局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的任何軸向重復(fù)；和f)通過(guò)調(diào)制預(yù)定的圖樣并利用至少一個(gè)所述體矩陣產(chǎn)生一系列圖樣。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括給矩陣提供非平移對(duì)稱性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括為獲得近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組矩陣，所述至少一組矩陣包括在預(yù)定方向上的局部唯一性矩陣的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括為獲得近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組連續(xù)矩陣，所述至少一組連續(xù)矩陣包括在預(yù)定方向上的局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括為獲得近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組體矩陣，所述至少一組體矩陣包括在預(yù)定方向上的局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。


為理解本發(fā)明并了解本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施方式，現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)非限制性實(shí)例來(lái)描述各種實(shí)施例，其中-圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的3D物體輪廓和距離判定系統(tǒng)的示意圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的虛擬平面的示意圖，投影的結(jié)構(gòu)(編碼)光穿過(guò)該虛擬平面，同時(shí)朝場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體行進(jìn)；-圖3A和圖;3B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例分別在場(chǎng)景的第一平面和第二平面的樣本光強(qiáng)度分布圖像；-圖4A到圖4C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例要計(jì)算并且要進(jìn)一步用于作出關(guān)于物體軸向位置的判斷的內(nèi)插參數(shù)的示意曲線圖；-圖5A是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例比圖1的系統(tǒng)能量效率高的3D物體輪廓和距離面間判定系統(tǒng)的示意圖；-圖5B是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的3D物體輪廓和距離面間判定系統(tǒng)的另一示意圖；-圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例進(jìn)行3D物體輪廓和距離判定的示意流程圖；-圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的十二個(gè)不同二元圖樣的樣本組的示意圖，每個(gè)圖樣為含有有限組可識(shí)別特征類型(如極大點(diǎn)、極小點(diǎn)、鞍點(diǎn)、拐角、邊緣(例如雙邊緣)等) 的預(yù)定陣列、同時(shí)在不同橫坐標(biāo)處重復(fù)預(yù)定塊的預(yù)定二維圖樣；-圖8A是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的SOP(單光路)圖樣產(chǎn)生的示意流程圖；-圖8B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的近似SOP圖樣產(chǎn)生的示意流程圖；-圖9A-9D是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的樣本圖樣的示意圖；且-圖10A-10D是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的另外的樣本圖樣的示意圖。應(yīng)當(dāng)明白，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清楚，圖中所示的元件不必是按比例繪制的。例如， 為了清楚起見(jiàn)，一些元件的尺寸相對(duì)于其它元件來(lái)說(shuō)可以是過(guò)大的。此外，在認(rèn)為適當(dāng)?shù)那闆r下，附圖中可以使用重復(fù)的附圖標(biāo)記來(lái)表示對(duì)應(yīng)或類似的元件。
具體實(shí)施例方式除非另有明確說(shuō)明，如以下討論中顯而易見(jiàn)的是，應(yīng)當(dāng)明白，通篇的說(shuō)明書(shū)討論中利用的諸如“處理”、“計(jì)算(computing) ”、“計(jì)算(calculating) ”、“確定”之類的術(shù)語(yǔ)是指操縱數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)變換成其它數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)的動(dòng)作和/或過(guò)程，所述數(shù)據(jù)表示為物理的，如電子、數(shù)量。應(yīng)將術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”寬泛地解釋為包括具有數(shù)據(jù)處理能力的任何種類的電子器件，作為非限制性的例子，包括個(gè)人電腦、服務(wù)器、計(jì)算系統(tǒng)、通信器件、處理器(例如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等) 及其它電子計(jì)算器件。另外，根據(jù)本文教示的操作可由專門(mén)為所需目的而構(gòu)建的計(jì)算機(jī)或者由通過(guò)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體中的計(jì)算機(jī)程序?qū)ｉT(mén)為所需目的而配置的通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的3D物體輪廓和距離面間判定系統(tǒng)/裝置105的示意圖。系統(tǒng)105包括圖樣投影模塊(裝置)125，其繼而包括用于投影具有軸向變強(qiáng)度且對(duì)應(yīng)于預(yù)定的二維像素圖樣的結(jié)構(gòu)(編碼)光的投影儀115，產(chǎn)生呈變強(qiáng)度光束的空間構(gòu)成形式的含有有限組可識(shí)別特征類型的預(yù)定陣列的結(jié)構(gòu)光圖樣；光學(xué)元件，如分光器110， 用于能夠朝物體130(如3D物體)投影所述結(jié)構(gòu)光；和成像裝置(如攝像機(jī)120，其可例如為CCD (電荷耦合器件)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)數(shù)字視頻攝像機(jī)或任何其它光檢測(cè)器元件陣列)，用于捕捉包括從所述3D物體130反射的圖樣的(二維)圖像。應(yīng)該指出的是，投影儀115進(jìn)一步包括預(yù)定的相位掩膜205，其為光束成形衍射光學(xué)元件，并且附接于(例如)投影儀115激光器(未示出)，用于能夠根據(jù)所述預(yù)定的二維圖樣獲得相應(yīng)的強(qiáng)度分布(如圖3A和;3B所示)。此外應(yīng)該指出的是，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，系統(tǒng)105和物體130兩者均圍繞相同的光軸對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例，通過(guò)消耗大約75%的能量 (大約50%的投影光到達(dá)物體130，繼而大約50%的反射光到達(dá)攝像機(jī)120)而獲得兩條光路的組合(朝向物體130并返回到相機(jī)120)。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，系統(tǒng)105能夠通過(guò)軸向變化或非變化圖樣的軸上投影來(lái)確定3D(三維)判定以及距離判定。投影儀115在軸上與攝像機(jī)120對(duì)準(zhǔn)，該攝像機(jī)120使由3D物體130所獲得的反射成像并通過(guò)比較包括反射有限組對(duì)應(yīng)的可識(shí)別特征類型的反射圖樣與預(yù)定的軸向變分布而判定3D拓?fù)浜偷剿鑫矬w130的距離。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過(guò)設(shè)計(jì)能夠使不同強(qiáng)度分布連同有限數(shù)目的軸平面成形的光束成形衍射光學(xué)元件205實(shí)現(xiàn)軸向變圖樣，所述有限數(shù)目的軸平面被插入作為所述光學(xué)元件205的數(shù)值迭代設(shè)計(jì)的約束條件。例如，通過(guò)以相對(duì)高可變且非限制性產(chǎn)生的相位分布來(lái)編碼所需的軸向變化幅值而使這種成形是可行的。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，獲得所需光束成形分布的平面數(shù)有限。因此，為獲得所需的3D判定和/或距離判定的精度，同時(shí)所述精度不會(huì)等于兩個(gè)相鄰平面之間的軸向間隔，對(duì)平面之間的分布進(jìn)行預(yù)定的評(píng)估。這可以通過(guò)(例如)適當(dāng)設(shè)計(jì)不同平面的各種圖樣之間的變化而完成。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，基于相關(guān)性的計(jì)算導(dǎo)致獲得關(guān)于反射含有預(yù)定陣列的有限組可識(shí)別特征類型的結(jié)構(gòu)光圖樣的物體130的面間位置的相對(duì)精確指示。應(yīng)該指出的是，通過(guò)利用常規(guī)的Gerctiberg-Mxton (GS)迭代算法(如U. Levy等白勺標(biāo)題為 〃 Iterative algorithm for determining optimal beam profiles in a 3-D space"的論文，Applied Optics，第38卷，6732-6736頁(yè)，1999年)，有可能設(shè)計(jì)光束成形元件205，用于在不同的軸向位置(平面)產(chǎn)生不同的幅值分布。繼而該迭代算法可用于實(shí)現(xiàn)3D精度不取決于投影儀115與成像裝置120之間的離距的3D光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，由所述
13投影儀115投影且借助于所述成像裝置120被捕捉(成像)的反射圖樣指出了到物體130 的離距。應(yīng)該指出的是，設(shè)計(jì)好的光束成形衍射光學(xué)元件(如相位掩膜20 僅可獲得有限數(shù)目的分布平面。因此，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，利用面間內(nèi)插法(如圖6中所示)提高這些平面之間的判定精度，使得能夠相對(duì)準(zhǔn)確地判定物體130的面間離距。兩個(gè)相鄰平面(如平面2和平面3(圖幻)之間的距離是通過(guò)評(píng)估與該兩個(gè)不同平面每個(gè)的相關(guān)性進(jìn)行內(nèi)插的。相關(guān)性(CORR) —般可定義成
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D (三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定的方法，所述方法包括a)提供預(yù)定有限組的不同類型的特征，產(chǎn)生特征類型，每個(gè)特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)提供包括所述特征類型的多種外觀的編碼光圖樣；c)將具有軸向變強(qiáng)度的所述編碼光圖樣投影在場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，所述場(chǎng)景具有至少兩個(gè)平面，產(chǎn)生第一平面并產(chǎn)生第二平面；d)捕捉在其上投影有所述投影的編碼光圖樣的所述物體的2D(二維)圖像，從而產(chǎn)生捕捉的2D圖像，所述捕捉的2D圖像包括被反射的所述特征類型；e)確定所述2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生所述確定的強(qiáng)度值；和f)根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中進(jìn)行所述預(yù)定的計(jì)算操作包括使所述強(qiáng)度值與至少一個(gè)預(yù)定的查詢表相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括確定兩個(gè)最高相關(guān)值MAX1和MAX2,所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于所述場(chǎng)景的所述第一平面和所述第二平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括除了所述確定的MAX1值和MAX2值外，確定另外兩個(gè)最高相關(guān)值MIN1和Mm2,所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于所述場(chǎng)景的所述第一平面和所述第二平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算所述場(chǎng)景的所述第一平面與所述第二平面的峰值比。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和6所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將所述最高相關(guān)值MAX1除以所述最高相關(guān)值MAX2而計(jì)算所述場(chǎng)景的所述第一平面與所述第二平面的所述峰值比。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第一平面的信噪比SNR115
9.根據(jù)權(quán)利要求5和8所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將所述最高相關(guān)值MAX1除以所述 MIN1值而計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第一平面的所述信躁比SNR115
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作包括計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第二平面的信躁比SNI 2。
11.根據(jù)權(quán)利要求5和10所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將所述最高相關(guān)值MAX2除以所述MIN1值而計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第二平面的所述信躁比SNI 2。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述預(yù)定的計(jì)算操作確定所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D幾何形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括提供所述編碼光圖樣作為以下中的一者或多者a)周期性圖樣；和b)非周期性圖樣。
14.一種配置成進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D(三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定的裝置，所述裝置包括a)預(yù)定組類型的特征，產(chǎn)生特征類型，每個(gè)特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)具有軸向變強(qiáng)度的編碼光圖樣，其包括所述特征類型的多種外觀；c)投影儀，其配置成將所述編碼光圖樣投影在場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，所述場(chǎng)景具有至少兩個(gè)平面，產(chǎn)生第一平面并產(chǎn)生第二平面；d)成像裝置，其配置成能捕捉在其上投影有所述投影的編碼光圖樣的所述物體的 2D (二維)圖像，產(chǎn)生2D捕捉圖像，所述2D圖像包括反射的所述特征類型；和e)處理單元，其配置成e. 1.確定所述2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生所述確定的強(qiáng)度值；且e. 2.通過(guò)使用所述確定的強(qiáng)度值而進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，進(jìn)一步包括衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)成能夠朝所述一個(gè)或多個(gè)物體投影所述編碼光圖樣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述衍射光學(xué)元件是分光器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述投影儀進(jìn)一步包括相位掩膜，所述相位掩膜配置成能夠獲得關(guān)于待捕捉的所述2D圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述相位掩膜是光束成形衍射光學(xué)元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成使所述強(qiáng)度值與至少一個(gè)預(yù)定的查詢表相關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成確定兩個(gè)最高相關(guān)值MAX1和MAX2，所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于所述場(chǎng)景的所述第一平面和所述第二平
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成除了所述MAiC1值和 MAX2值外，確定另外兩個(gè)最高相關(guān)值MIN1和Mm2，所述兩個(gè)最高相關(guān)值分別對(duì)應(yīng)于所述場(chǎng)景的所述第一平面和所述第二平面。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算所述場(chǎng)景的所述第一平面與所述第二平面的峰值比。
24.根據(jù)權(quán)利要求21和23所述的裝置，其中通過(guò)將所述最高相關(guān)值MAX1除以所述最高相關(guān)值MAX2來(lái)計(jì)算所述場(chǎng)景的所述第一平面與所述第二平面的所述峰值比。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第一平面的信躁比SNR115
26.根據(jù)權(quán)利要求22和25所述的裝置，其中通過(guò)將所述最高相關(guān)值MAiC1除以所述MIN1 值來(lái)計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第一平面的所述信躁比SNR1。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第二平面的信躁比SNI 2。
28.根據(jù)權(quán)利要求22和27所述的裝置，其中通過(guò)將所述最高相關(guān)值嫩)(2除以所述MIN1值來(lái)計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第二平面的所述信躁比SNI 2。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成根據(jù)所述預(yù)定的計(jì)算操作確定所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D幾何形狀。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述編碼光圖樣是以下中的一者或多者a)周期性圖樣；和b)非周期性圖樣。
31.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理單元設(shè)置在所述成像裝置內(nèi)。
32.—種配置成進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D(三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)圖樣投影裝置，其配置成將具有軸向變強(qiáng)度并具有多個(gè)特征類型的二維編碼光圖樣投影到具有至少兩個(gè)平面的場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，使得每個(gè)特征從所述場(chǎng)景內(nèi)的所述物體的各自的反射位置處反射，產(chǎn)生反射的特征，所述特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；b)成像裝置，其配置成捕捉包括所述反射特征的所述場(chǎng)景的2D(二維)圖像；和c)處理單元，其配置成c. 1.確定所述2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生所述確定的強(qiáng)度值；且c. 2.通過(guò)利用所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述圖樣投影裝置進(jìn)一步包括投影儀，所述投影儀配置成將所述編碼光圖樣投影在所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體上。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)成能夠朝所述一個(gè)或多個(gè)物體投影所述編碼光圖樣。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述衍射光學(xué)元件是分光器。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述圖樣投影裝置進(jìn)一步包括相位掩膜，所述相位掩膜配置成能夠獲得關(guān)于待捕捉的所述2D圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述相位掩膜是光束成形衍射光學(xué)元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算操作。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成使所述強(qiáng)度值與至少一個(gè)預(yù)定的查詢表相關(guān)。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算所述場(chǎng)景的所述第一平面與所述第二平面的峰值比。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第一平面的信躁比SNR115
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成計(jì)算在所述場(chǎng)景的所述第二平面的信躁比SNI 2。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元進(jìn)一步配置成根據(jù)所述預(yù)定的計(jì)算操作確定所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D幾何形狀。
44.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述編碼光圖樣是以下中的一者或多者a)周期性圖樣；和b)非周期性圖樣。
45.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元設(shè)置在所述成像裝置內(nèi)。
46.一種產(chǎn)生一系列SOP (單光路)或近似SOP圖樣的方法，所述方法包括調(diào)制預(yù)定的圖樣和使用至少一個(gè)體矩陣，每個(gè)所述體矩陣服從一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的規(guī)則。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)利用圖像處理操縱所述的圖樣系列。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括提供所述體矩陣作為以下中的一者或多者a)重復(fù)性矩陣；和b)非重復(fù)性矩陣。
49.一種產(chǎn)生一系列SOP (單光路)或近似SOP圖樣的方法，所述方法包括a)定義代碼構(gòu)成和相應(yīng)的代碼構(gòu)成變化；b)產(chǎn)生僅含有所述代碼構(gòu)成的一組或多組局部唯一性矩陣；c)產(chǎn)生僅含有所述局部唯一性矩陣的至少一組矩陣；d)根據(jù)所述代碼構(gòu)成變化產(chǎn)生至少一組僅含有所述矩陣的系列的連續(xù)矩陣，同時(shí)所述至少一組連續(xù)矩陣不含有局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的任何軸向重復(fù)；e)產(chǎn)生至少一組體矩陣，同時(shí)所述體矩陣僅含有所述連續(xù)矩陣而不含有局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的任何軸向重復(fù)；和f)通過(guò)調(diào)制預(yù)定的圖樣并利用至少一個(gè)所述重復(fù)體矩陣產(chǎn)生一系列圖樣。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)利用圖像處理操縱圖樣的所述系列。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括給矩陣提供非平移對(duì)稱性。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括為獲得所述近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組矩陣，所述至少一組矩陣包括在預(yù)定方向上的所述局部唯一性矩陣的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括為獲得所述近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組連續(xù)矩陣，所述至少一組連續(xù)矩陣包括在預(yù)定方向上的所述局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括為獲得所述近似SOP圖樣系列而產(chǎn)生至少一組體矩陣，所述至少一組體矩陣包括在預(yù)定方向上的所述局部唯一性矩陣和平均局部唯一性矩陣兩者的重復(fù)或者不包括所述重復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及進(jìn)行場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的3D(三維)物體輪廓面間判定和/或距離面間判定的系統(tǒng)、裝置和方法，所述方法包括(a)提供預(yù)定有限組的不同類型的特征，產(chǎn)生特征類型，每個(gè)特征類型可根據(jù)唯一的二維構(gòu)成來(lái)區(qū)分；(b)提供包括所述特征類型的多種外觀的編碼光圖樣；(c)將具有軸向變強(qiáng)度的所述編碼光圖樣投影在所述場(chǎng)景內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上，所述場(chǎng)景具有至少兩個(gè)平面，產(chǎn)生第一平面并產(chǎn)生第二平面；(d)捕捉在其上投影所述投影編碼光圖樣的所述物體的2D(二維)圖像，從而產(chǎn)生捕捉的2D圖像，所述捕捉的2D圖像包括被反射的所述特征類型；(e)確定所述2D捕捉圖像的強(qiáng)度值，產(chǎn)生所述確定的強(qiáng)度值；和(f)根據(jù)所述確定的強(qiáng)度值進(jìn)行所述場(chǎng)景內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)物體的3D物體輪廓面間判定和/或距離面間判定。
文檔編號(hào)G01B11/25GK102203551SQ200980142758
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者E·戈登, G·A·比坦, H·杜迪, S·尼格瑞, Z·扎列夫斯基 申請(qǐng)人:曼蒂斯影像有限公司