獲取三維場景的深度圖的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型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(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]獲取場景中各點對于攝像機的距離是計算機視覺系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。場景中各點相對于攝像機的距離可以用深度圖(Depth Map)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(tǒng)獲取場景深度圖的技術(shù)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(tǒng)接收來自場景發(fā)射或反射的光能量，形成有關(guān)場景光能量分布函數(shù)，即灰度圖像，然后在這些圖像的基礎(chǔ)上恢復(fù)場景的深度信息。主動測距傳感是指視覺系統(tǒng)首先向場景發(fā)射能量，然后接收場景對所發(fā)射能量的反射能量。
[0003]基于結(jié)構(gòu)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(shù)，其原理請參考圖1。圖1中投影機110發(fā)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Zl，Z2的不同平面上，在照相機110上成像的光斑點會產(chǎn)生從Xcl到Xc2的水平位移。設(shè)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ZO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(shè)備中要存儲參考平面ZO的激光斑點圖樣和平面ZO的實際距離值(即一常量zO)，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(xiàn)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。
[0004]圖2為一種已知的基于結(jié)構(gòu)光的深度相機的結(jié)構(gòu)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(xué)器件(DOE)，分解為上萬條細小的激光，它的作用是在物體上產(chǎn)生隨機光斑(紋理)。紅外攝像機220拍攝到隨機斑點圖像，經(jīng)過計算產(chǎn)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。
[0005]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(huán)境光中包含的紅外波段所干擾。這樣，在戶外環(huán)境下，紅外攝像機220檢測不到紅外激光器210發(fā)射的紅外斑點紋理圖案，導(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)生誤差。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種獲取三維場景的深度圖的設(shè)備，它可以解決容易受到外部環(huán)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。
[0007]本實用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種獲取三維場景的深度圖的設(shè)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(jié)構(gòu)光，在第二模式下不投射結(jié)構(gòu)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。
[0008]在本實用新型的一實施例中，該第二攝像機還配置為接收紅外光。
[0009]在本實用新型的一實施例中，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。
[0010]在本實用新型的一實施例中，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。
[0011]在本實用新型的一實施例中，當(dāng)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(tǒng)。
[0012]在本實用新型的一實施例中，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。
[0013]在本實用新型的一實施例中，該紅外投影器投射紅外激光。
[0014]本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過各個部件在不同模式下的狀態(tài)切換及組合來適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。在無紅外干擾環(huán)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(huán)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】
[0015]為讓本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0016]圖1示出激光三角測量原理。
[0017]圖2示出一種已知的基于結(jié)構(gòu)光的深度相機的結(jié)構(gòu)。
[0018]圖3示出本實用新型第一實施例的獲取三維場景的深度圖的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖4示出本實用新型第二實施例的獲取三維場景的深度圖的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型的實施例描述獲取三維場景的深度圖的設(shè)備，它通過各個部件在不同模式下的狀態(tài)切換及組合來適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。
[0021]圖3示出一種獲取三維場景的深度圖的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備的同一側(cè)上。
[0022]紅外投影器310配置為能夠投射結(jié)構(gòu)光，為此紅外投影器310可以配備衍射光學(xué)器件(D0E)。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。<