專利名稱：圖像采集裝置及圖像采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像拍攝技術領域，尤其是指一種圖像采集裝置及圖像采集方法。
背景技術：
目前圖像拍攝技術發(fā)展訊速且被廣泛應用，現(xiàn)市場上已有多種高精度及多功能的攝像裝置，如攝像頭、照相機及攝相機等?，F(xiàn)有技術的各種攝像裝置，通常所拍攝到的圖片或圖像僅能夠反映出被拍攝物體的影像，不能夠體現(xiàn)攝像裝置與被拍攝物體之間的距離。然而，生活中也存在一些具有測繪要求的拍攝情況，例如交通事故的鑒定中，除獲得被拍攝物體的影像外，若同時感知確定攝像裝置與被拍攝物體的距離，則會給事故鑒定提供充分證據(jù)，大大提高工作效率。 因此，在圖像拍攝技術領域，具有深度感知的圖像拍攝設備還有待進一步開發(fā)。

發(fā)明內容
本發(fā)明技術方案的目的是提供一種圖像采集裝置及圖像采集方法，具備深度感知拍攝功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體實施例的一方面提供一種圖像采集裝置，包括發(fā)光單元，用于朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線；接收單元，用于接收所述圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線；采集單元，用于采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；計時單元，用于獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差；計算單元，用于根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離；掃描單元，用于間隔預定時間，調整所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述掃描單元間隔所述預定時間調整所述發(fā)射光線的方向，所述接收單元獲得所述圖像采集區(qū)域中的每一位置點反射所述發(fā)射光線的反射光線。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述圖像采集裝置還包括輸出單元，用于根據(jù)所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述接收單元和所述采集單元為同一單元，所述接收單元接收所述反射光線的同時，采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像。
優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述預定時間大于所述時間差。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述掃描單元包括反射單元，用于將所述發(fā)光單元發(fā)出的光朝所述圖像采集區(qū)域反射，形成為所述發(fā)射光線；第一驅動單元，用于間隔所述預定時間，調整所述反射單元的反射方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集裝置，所述掃描單元包括第二驅動單元，與所述發(fā)光單元連接，用于間隔所述預定時間，調整所述發(fā)光單元所發(fā)出光的方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。
本發(fā)明具體實施例另一方面提供一種圖像采集方法，用于一圖像采集裝置，包括朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線；接收所述圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線；采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差；根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離；間隔預定時間，調整所發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向，獲得所述圖像采集裝置與所述圖像采集區(qū)域中每一位置點之間的距離。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集方法，還包括步驟根據(jù)所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像。優(yōu)選地，上述所述的圖像采集方法，在接收所述反射光線的同時，采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像。本發(fā)明具體實施例上述技術方案中的至少一個具有以下有益效果所述圖像采集裝置和圖像采集方法，能夠完成深度圖像數(shù)據(jù)的輸出，具備深度感知的功能，而且采用脈沖激光制成的發(fā)光單元及用于圖像采集的采集單元等元件可以集成在一個電子設備中，形成為小型化、適于廣泛應用的圖像采集裝置；此外，該圖像采集裝置能夠組合每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，直接輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像，該過程不需要軟件作進一步地計算，達到輸出圖像快速并同時能降低硬件成本的效果。


圖I為本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置的結構示意圖；圖2為本發(fā)明具體實施例所述圖像采集方法的流程示意圖；圖3本采用本發(fā)明具體實施例方法輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
采用本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置及圖像采集方法，能夠實現(xiàn)深度感知的功能。圖1為本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置的結構示意圖，所圖所示，該圖像采集裝置包括發(fā)光單元，用于朝圖像采集區(qū)域10發(fā)射光線；接收單元，用于接收所述圖像采集區(qū)域10反射所述發(fā)射光線的反射光線；采集單元，用于采集所述圖像采集區(qū)域10中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；計時單元，用于獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差；計算單元，用于根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離；掃描單元，用于間隔預定時間，調整所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域10中的發(fā)射方向。本發(fā)明具體實施例所示圖像采集裝置，利用光傳輸速度為已知的原理，來計算被拍攝物體與圖像采集裝置之間的距離，發(fā)光單元朝圖像采集區(qū)域10的其中一位置點(第一位置點)發(fā)射光線，以及接收單元接收該第一位置點反射該發(fā)射光線的反射光線，通過獲得發(fā)射光線的發(fā)射時間和反射光線的反射時間，即能夠計算得知該第一位置點與圖像采集裝置之間的距離；同時采集單元采集第一位置點的圖像，即能夠輸出圖像采集區(qū)域上該第一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)。進一步地，所述圖像采集裝置按照一定幀率來提供深度圖像數(shù)據(jù)，掃描單元按照一定頻率(間隔預定時間)改變發(fā)光單元發(fā)射光線的方向，使發(fā)光單元所發(fā)射光線在圖像采集區(qū)域的每一位置點掃描，依據(jù)上述的方式獲得并輸出每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，因此在完成圖像采集區(qū)域每一位置點的掃描后，則能夠得到該整個圖像采集區(qū)域的深度圖像。根據(jù)以上，采用本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置在圖像采集區(qū)域10進行深度圖像采集的步驟如下發(fā)光單元朝圖像采集區(qū)域10發(fā)射第一光線，其中該第一光線發(fā)射至圖像采集區(qū)域10上被拍攝物體的第一位置點；該第一位置點反射該第一光線，獲得第一反射光線，該第一反射光線被接收單元所接收；采集單元采集圖像采集區(qū)域10上該第一位置點的圖像；計時單元獲得第一光線的發(fā)射時間，和第一反射光線被接收單元所接收的接收時間，計算該發(fā)射時間和接收時間的時間差Si ；根據(jù)該時間差SI，利用公式VxS1/2計算圖像采集裝置與圖像采集區(qū)域10上第一位置點之間的距離，其中V為光速；掃描單元調整發(fā)光單元在圖像采集區(qū)域10中的發(fā)射方向，使發(fā)光單元朝圖像采集區(qū)域10發(fā)射第二光線，其中第二光線相對于第一光線的發(fā)射方向不同，使第二光線發(fā)射至圖像采集區(qū)域10上被拍攝物體的第二位置點；該第二位置點反射該第二光線，獲得第二反射光線，該第二反射光線被接收單元所接收；采集單元采集圖像采集區(qū)域10上該第二位置點的圖像；計時單元獲得第二光線的發(fā)射時間，和第二反射光線被接收單元所接收的接收時間，計算該發(fā)射時間和接收時間的時間差S2 ；根據(jù)該時間差S2，利用公式計算圖像采集裝置與圖像采集區(qū)域10上第二位置點之間的距離。掃描單元進一步調整發(fā)光單元在圖像采集區(qū)域10中的發(fā)射方向，使發(fā)光單元所發(fā)射光線繼續(xù)依次掃描圖像采集區(qū)域10上的被拍攝物體的不同位置點，重復以上的步驟， 獲取每一位置點距圖像采集裝置的距離以及每一位置點的圖像，由此獲得每一位置點的深度圖像，直至掃描至被拍攝物體的最后一個位置點。進一步地，如圖I所示，該圖像采集裝置還進一步包括輸出單元，用于根據(jù)圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像，也即最后根據(jù)每一位置點的深度圖像，輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像。此外，所述圖像采集裝置的掃描單元間隔預定時間調整發(fā)射光線的發(fā)射方向，在該間隔預定時間內，完成一個位置點的深度圖像拍攝，即該預定時間大于至其中一位置點發(fā)射光線的發(fā)射時間和反射光線的接收時間之間的時間差。最佳地，所述圖像采集裝置按照一定的幀率來提供深度圖像數(shù)據(jù)，如每秒提供30幀的深度圖像，也即每秒提供30個位置點的深度圖像，則掃描單元用于掃描的間隔預定時間為1/30秒，圖像采集裝置的每一幀圖像包括圖像采集區(qū)域上其中一位置點的深度圖像。本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置，所述掃描單元的結構可以包括反射單元，如為一微掃描透鏡，用于反射發(fā)光單元發(fā)出的光，將發(fā)光單元發(fā)出的光朝圖像采集區(qū)域反射，形成為所述發(fā)射光線；第一驅動單元，用于間隔所述預定時間，調整所述反射單元的反射方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。采用該種結構的掃描單元，發(fā)光單元的發(fā)光方向為保持不變，通過改變反射單元的反射方向，使發(fā)光單元所發(fā)出的光傳輸至圖像采集區(qū)域上的位置點變化，對每一位置點進行掃描。此外，所述掃描單元也可以為另一種實施結構，包括第二驅動單元，與所述發(fā)光單元連接，用于間隔所述預定時間，調整所述發(fā)光單元所發(fā)出光的方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。采用該種結構的掃描單元，利用第二驅動單元驅動發(fā)光單元轉動，使發(fā)光單元所發(fā)出的光傳輸至圖像采集區(qū)域上的位置點變化，對每一位置點進行掃描。圖I所示本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置中，接收單元和采集單元可以為同一單元，在接收反射光線的同時，采集圖像采集區(qū)域中用于反射所述發(fā)射光線的位置點的圖像；此外，計時單元、計算單元及輸出單元也可以合并為一個單元，通過一個單元完成上述各單元的功能。 具體地，所述發(fā)光單元可以為一脈沖激光，但并不以此為限。根據(jù)以上，本發(fā)明具體實施例所述圖像采集裝置，能夠完成深度圖像數(shù)據(jù)的輸出，具備深度感知的功能，而且采用脈沖激光制成的發(fā)光單元及用于圖像采集的采集單元等元件可以集成在一個電子設備中，形成為小型化、適于廣泛應用的圖像采集裝置；此外，該圖像采集裝置能夠組合每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，直接輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像，該過程不需要軟件作進一步地計算，達到輸出圖像快速并同時能降低硬件成本的效果。本發(fā)明具體實施例的另一方面還提供一種圖像采集方法，應用于一圖像采集裝置，如圖2所示，包括步驟
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S01，朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線；S02，接收所述圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線；S03，采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；S04，獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差；S05，根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離；S06，間隔預定時間，調整所發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向，獲得所述圖像采集裝置與所述圖像采集區(qū)域中每一位置點之間的距離。依據(jù)上述的步驟，所述圖像采集方法獲得并輸出每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，在完成圖像采集區(qū)域每一位置點的掃描后，則能夠得到該整個圖像采集區(qū)域的深度圖像。采用本發(fā)明具體實施例所述圖像采集方法在圖像采集區(qū)域10進行深度圖像采集的具體步驟如下朝圖像采集區(qū)域10發(fā)射第一光線，其中該第一光線發(fā)射至圖像采集區(qū)域10上被拍攝物體的第一位置點；該第一位置點反射該第一光線，獲得第一反射光線，接收該第一反射光線；采集圖像采集區(qū)域10上該第一位置點的圖像；獲得第一光線的發(fā)射時間，和第一反射光線被接收單元所接收的接收時間，計算該發(fā)射時間和接收時間的時間差Si ；根據(jù)該時間差SI，利用公式·^·計算圖像采集裝置與圖像采集區(qū)域10上第一位置點之間的距離，其中V為光速；調整發(fā)射光線在圖像采集區(qū)域10中的發(fā)射方向，朝圖像采集區(qū)域10發(fā)射第二光線，其中第二光線相對于第一光線的發(fā)射方向不同，使第二光線發(fā)射至圖像采集區(qū)域10上被拍攝物體的第二位置點；該第二位置點反射該第二光線，獲得第二反射光線，接收單元接收該第二反射光線.
-^4 ，采集圖像采集區(qū)域10上該第二位置點的圖像；獲得第二光線的發(fā)射時間，和第二反射光線被接收的接收時間，計算該發(fā)射時間和接收時間的時間差S2 ；根據(jù)該時間差S2，利用公式計算圖像采集裝置與圖像采集區(qū)域10上第二位置點之間的距離。進一步調整發(fā)射光線在圖像采集區(qū)域10中的發(fā)射方向，使發(fā)射光線繼續(xù)依次掃描圖像采集區(qū)域10上的被拍攝物體的不同位置點，重復以上的步驟，獲取每一位置點距圖像采集裝置的距離以及每一位置點的圖像，由此獲得每一位置點的深度圖像，直至掃描至被拍攝物體的最后一個位置點。采用本發(fā)明具體實施例所述圖像采集方法，還包括步驟根據(jù)所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像。所述圖像采集方法用于輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像的步驟可以為圖3所示，包括步驟 S10，開始；S20，根據(jù)上述的步驟SOl至S05，輸出圖像采集區(qū)域上第一位置點的深度圖像；S30，檢查該第一位置點是否為圖像采集區(qū)域上的最后一個位置點，若判斷結果為否，則向下執(zhí)行步驟S40，若判斷結果為是，則向下執(zhí)行步驟S50 ；S40,改變發(fā)射光線向圖像采集區(qū)域的發(fā)射方向，使發(fā)射光線發(fā)射至下一個位置點，并返回步驟S20 ；S50，根據(jù)每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，生成整個圖像采集區(qū)域的深度圖像；S60，結束。此外，在圖4所示步驟的圖像采集方法中，步驟S02和步驟S03可以同時執(zhí)行，在接收所述反射光線的同時，則采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像。采用本發(fā)明具體實施例所述圖像采集方法，能夠完成深度圖像數(shù)據(jù)的輸出，使圖像采集裝置具備深度感知的功能，此外，該圖像采集裝置能夠組合每一位置點的深度圖像數(shù)據(jù)，直接輸出整個圖像采集區(qū)域的深度圖像，該過程不需要軟件作進一步地計算，達到輸出圖像快速并同時能降低硬件成本的效果。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種圖像采集裝置，其特征在于，包括 發(fā)光單元，用于朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線； 接收單元，用于接收所述圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線； 采集單元，用于采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；計時單元，用于獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差； 計算單元，用于根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離； 掃描單元，用于間隔預定時間，調整所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向。
2.如權利要求I所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述掃描單元間隔所述預定時間調整所述發(fā)射光線的方向，所述接收單元獲得所述圖像采集區(qū)域中的每一位置點反射所述發(fā)射光線的反射光線。
3.如權利要求I或2所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置還包括 輸出單元，用于根據(jù)所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像。
4.如權利要求I所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述接收單元和所述采集單元為同一單元，所述接收單元接收所述反射光線的同時，采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像。
5.如權利要求I所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述預定時間大于所述時間差。
6.如權利要求I所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述掃描單元包括 反射單元，用于將所述發(fā)光單元發(fā)出的光朝所述圖像采集區(qū)域反射，形成為所述發(fā)射光線； 第一驅動單元，用于間隔所述預定時間，調整所述反射單元的反射方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。
7.如權利要求I所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述掃描單元包括第二驅動單元，與所述發(fā)光單元連接，用于間隔所述預定時間，調整所述發(fā)光單元所發(fā)出光的方向，使所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向改變。
8.一種圖像采集方法，用于一圖像采集裝置，其特征在于，包括 朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線； 接收所述圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線； 采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像； 獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差； 根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離； 間隔預定時間，調整所發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向，獲得所述圖像采集裝置與所述圖像采集區(qū)域中每一位置點之間的距離。
9.如權利要求8所述的圖像采集方法，其特征在于，還包括步驟 根據(jù)所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的每一位置點的圖像及根據(jù)每一位置點與所述圖像采集裝置之間的距離，生成整個所述圖像采集區(qū)域的深度圖像。
10.如權利要求8所述的圖像采集方法，其特征在于，在接收所述反射光線的同時，采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像。·
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像采集裝置及圖像采集方法，該圖像采集裝置包括發(fā)光單元，用于朝圖像采集區(qū)域發(fā)射光線；接收單元，用于接收圖像采集區(qū)域反射所述發(fā)射光線的反射光線；采集單元，用于采集所述圖像采集區(qū)域中反射所述發(fā)射光線的第一位置點的圖像；計時單元，用于獲得所述發(fā)射光線的發(fā)射時間和所述反射光線的接收時間，并依據(jù)所述發(fā)射時間和所述接收時間計算所述接收時間和所述發(fā)射時間的時間差；計算單元，用于根據(jù)所述時間差，計算所述圖像采集裝置與所述第一位置點之間的距離；掃描單元，用于間隔預定時間，調整所述發(fā)射光線在所述圖像采集區(qū)域中的發(fā)射方向。該圖像采集裝置及圖像采集方法能夠完成深度圖像數(shù)據(jù)的輸出，具備深度感知的功能。
文檔編號H04N5/232GK102984446SQ20111026052
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權日2011年9月5日
發(fā)明者楊錦平, 尚可, 邵翔 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司