[發(fā)明專利]基于單個圖像傳感器及在可見光譜中的結(jié)構(gòu)光圖案擷取圖像及相關(guān)三維模型的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910228496.0
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN110298874B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王康懷;G·C·威爾遜;M·A·哈德利
• 申請（專利權(quán)）人: 卡普索影像公司
• 主分類號: G06T7/521
• 分類號: G06T7/521;G06T7/586
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

1.一種使用包括圖像傳感器及一個或多個結(jié)構(gòu)光源的相機擷取場景的圖像的方法，該方法包括：

在沒有開啟任意結(jié)構(gòu)光源的情況下，在一個或多個第一幀周期期間，通過該圖像傳感器擷取在公共圖像平面上所形成的一個或多個非非結(jié)構(gòu)光(non-structured light)圖像；

在調(diào)節(jié)該一個或多個結(jié)構(gòu)光源以生成在一個或多個初始強度級的初始結(jié)構(gòu)光的情況下，通過投射在可見光譜中的結(jié)構(gòu)光圖案，在一個或多個第二周期期間，通過該圖像傳感器擷取在該公共圖像平面上所形成的一個或多個初始結(jié)構(gòu)光(SL)圖像；

基于該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像及該一個或多個初始結(jié)構(gòu)光圖像，評估自該圖像傳感器的視場中的一個或多個對象反射的結(jié)構(gòu)光圖案的信號質(zhì)量；

若結(jié)構(gòu)光圖案的該信號質(zhì)量低于閾值，則重復下列步驟直至結(jié)構(gòu)光圖案的該信號質(zhì)量等于或高于該閾值：

針對該一個或多個結(jié)構(gòu)光源，從包括自至少一個先前強度級增加的一個目標強度級的范圍或組中選擇一個或多個目標強度級；

以所選的該一個或多個目標強度級，通過投射在該可見光譜中的該結(jié)構(gòu)光圖案，在一個或多個第三周期期間，通過該圖像傳感器擷取在該公共圖像平面上所形成的一個或多個接下來的結(jié)構(gòu)光圖像作為一個或多個目標結(jié)構(gòu)光圖像；以及

基于該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像及該一個或多個目標結(jié)構(gòu)光圖像，評估自該圖像傳感器的該視場中的一個或多個對象反射的結(jié)構(gòu)光圖案的信號質(zhì)量；以及

提供該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像及一個或多個最終目標結(jié)構(gòu)光圖像，其中，該一個或多個最終目標結(jié)構(gòu)光圖像對應(yīng)至最后迭代中所擷取的該一個或多個目標結(jié)構(gòu)光圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在沒有開啟任意結(jié)構(gòu)光源的情況下，通過將該圖像傳感器設(shè)置為常規(guī)模式，通過該圖像傳感器擷取在常規(guī)幀周期期間利用該圖像傳感器在該公共圖像平面上所形成的常規(guī)圖像，其中，該一個或多個第一幀周期、該一個或多個第二周期以及該一個或多個第三周期的第一長度遠短于該常規(guī)幀周期的第二長度。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該一個或多個第一幀周期、該一個或多個第二周期以及該一個或多個第三周期的該第一長度等于或小于該常規(guī)幀周期的該第二長度的1/8。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在擷取該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像、該一個或多個初始結(jié)構(gòu)光圖像以及該一個或多個接下來的結(jié)構(gòu)光圖像期間，將該圖像傳感器設(shè)置為快速擷取模式，以使該一個或多個第一幀周期、該一個或多個第二周期以及該一個或多個第三周期的第一長度遠短于該常規(guī)幀周期的該第二長度。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該快速擷取模式對應(yīng)至降低與該圖像傳感器的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter；ADC)關(guān)聯(lián)的位深度或空間分辨率，或參照常規(guī)模式增加該圖像傳感器的讀出增益。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過設(shè)置該圖像傳感器以在模擬域中整合同一顏色的相鄰傳感器像素來降低空間分辨率，從而以該圖像傳感器的降低的空間分辨率來擷取該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像、該一個或多個初始結(jié)構(gòu)光圖像以及該一個或多個接下來的結(jié)構(gòu)光圖像，或者在該圖像傳感器內(nèi)部或外部以數(shù)字方式執(zhí)行。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述評估自該圖像傳感器的視場中的一個或多個對象反射的結(jié)構(gòu)光圖案的該信號質(zhì)量包括：評估自該圖像傳感器的視場中的一個或多個對象反射的該結(jié)構(gòu)光圖案的信噪比、平均信號或峰值信號。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該一個或多個結(jié)構(gòu)光源包括具有不同光譜密度的多個光源，并調(diào)節(jié)該多個光源以最大限度地增加該圖像傳感器的顏色平面之間的結(jié)構(gòu)光-環(huán)境光信號比。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，依據(jù)該一個或多個非結(jié)構(gòu)光圖像的圖像強度以及通過距離傳感器所檢測的該相機與目標對象之間的距離信息，確定該一個或多個初始強度級。