[發明專利]一種新型的物體3D結構識別裝置和方法

在審

• 申請號: 201710215771.6
• 申請日: 2017-04-04
• 公開（公告）號: CN108694395A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 劉云梁;鄒良洲;曹建文
• 申請（專利權）人: 廣州熙客軒電子科技有限公司
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于濾光光柵和光敏傳感器陣列的結合使用，實現手、身體或其他物體3D結構識別的方法，并且根據識別到的3D結構信息來實現3D人機交互。所述方法包括光源、濾光光柵、光敏傳感器陣列以及檢測電路和數據處理電路。光源照射光線到達物體后發生漫反射，反射光線通過濾光光柵到達光敏傳感器陣列，濾光光柵用于濾除干擾光線實現兩個或多個方向的光線通過。光敏傳感器陣列接收到兩個或多個特定方向的光線，并通過檢測電路進行放大和轉換成數字信號。數據處理電路對數字信號進行識別處理，檢測出被測物體的3D結構。

技術領域

本發明涉及人機交互技術，尤其涉及一種基于光柵濾光的物體3D結構識別裝置和方法。

背景技術

近年來，隨著處理器技術的發展，在我們生活中擁有越來越多的智能設備，比如：手機、平板電腦、智能電視、智能路由以及其他的智能家居設備。設備的多樣化促進了人機交互的發展，不同的應用環境對交互方式也有不同的要求。最初手機的交互都是以按鍵為主，直到蘋果公司推出iphone，其采用電容式多點觸摸屏給手機帶來了新的時代，其他廠家紛紛效仿。良好的人機交互方式可以給設備帶來革命性的改變，催生更多的應用。

由于通信技術的提升，高速帶寬讓設備可以接收更多的多媒體數據，人機交互方式也傾向于多媒體化，3D識別和3D顯示技術將是未來的發展趨勢。目前，3D識別技術主要有光飛時間、結構光、雙目原理以及基于運動傳感器的動作識別方法，主要應用于體感游戲以及虛擬現實和增強現實等設備。

光飛時間原理采用深度攝像頭作為接收器，基于光線被不同距離的物體反射后，回到接收器的時間不同來識別物體深度信息。由于光速很快，因此對接收器的響應速度和處理器的處理速度都要求較高。結構光原理采用結構光投影器和攝像頭接收，基于投射特定結構的圖案到被測物體，物體越遠圖案形狀變大，根據圖案形狀變化檢測物體的深度信息。雙目原理采用兩個攝像頭模擬人的雙眼對物體深度的識別，兩個不同位置攝像頭采集圖像信息，再進行算法分析計算出深度信息。光飛時間、結構光和雙目原理都使用了攝像頭，受攝像頭鏡頭數值孔徑的限制，因此在近距離都存在不同程度的檢測盲區，在需要近距離識別的應用中受到較大的限制。基于運動傳感器的動作識別方法采用加速度傳感器、陀螺儀和重力傳感器等的綜合運用，多用于特定的手勢或體感動作識別，無法識別物體整體的3D結構。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種新型的物體3D結構識別裝置和方法。

本發明所采用的技術方案包括：

一方面，提供一種新型的3D物體識別裝置，所述裝置包括：

光源，用于照射被檢測物體；

濾光光柵，用于濾除干擾光線，實現兩個或多個方向的光線通過；

光敏傳感器陣列，用于接收經過所述濾光光柵后，兩個或多個特定方向的光線；

檢測電路，用于控制所述光敏傳感器陣列，并將所述光敏傳感器陣列輸出的模擬信號進行放大和轉換成數字信號；

數據處理電路，用于對所述數字信號存儲成兩幅或多幅圖像信息，并對所述圖像信息進行處理和識別；同時用于實現對所述光源的控制；

外圍設備，用于把所述處理和識別后的信息進行顯示或傳輸到其他設備，實現3D交互。

進一步地，所述被測物體可以是手、身體或其他任何表面漫反射物體。

進一步地，所述光源可置于檢測面板的兩側直接照射被檢測物體，或者通過導光板擴散后均勻照射被檢測物體，在外部可見光較充足的環境也可以不使用光源。所述光源可以是但不僅限于可見光和紅外光，光線強弱可由所述數據處理電路控制。

進一步地，所述濾光光柵用于實現兩個或多個方向的光線通過，形成兩個或多個方向的光線陣列，所述兩個或多個方向的光線陣列互不重疊，所述方向是指光線的傳播方向。