[發(fā)明專利]一種3D成像裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113391514B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅亮;李美爐
• 申請（專利權(quán)）人: 福州瑞芯微電子股份有限公司
• 主分類號: G03B35/00
• 分類號: G03B35/00;G03B15/03;G02B27/42
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

本發(fā)明提供一種3D成像裝置及方法。所述3D成像裝置包括：光源，用于發(fā)出光線；測距單元，用于測量所述3D成像裝置與物體的距離；衍射元件，設(shè)置于所述光源與物體之間，用于根據(jù)所述3D成像裝置與物體的距離對所述光線進(jìn)行處理以生成一出射光；所述出射光到達(dá)物體后發(fā)生反射并形成一反射光；接收單元，用于接收所述反射光并獲取物體的空間信息；成像單元，與所述接收單元相連，用于根據(jù)所述物體的空間信息生成物體的3D圖像；控制器，與所述測距單元、所述衍射元件、所述接收單元和所述成像單元分別相連，用于控制所述3D成像裝置。所述3D成像裝置能夠同時滿足近場和遠(yuǎn)場3D成像，從而滿足用戶的不同需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于立體攝影領(lǐng)域，涉及一種3D成像方法，特別是涉及一種3D成像裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著高性能圖像處理平臺、物聯(lián)網(wǎng)傳感以及成像算法的不斷升級發(fā)展，人像和物體的3D 成像技術(shù)已經(jīng)被越來越多的集成在智能硬件中。3D成像技術(shù)的基本原理是通過攝像頭等設(shè)備獲取物體的深度信息，并將該深度信息轉(zhuǎn)化為可視化深度圖像。

目前常用的3D成像方案主要有兩種：一是結(jié)構(gòu)光方案，二是TOF(Time of Flight，飛行時間)方案。其中，結(jié)構(gòu)光方案的近場成像精度較高，適合金融領(lǐng)域等安全級別要求高的應(yīng)用場景，例如：微信、支付寶刷臉支付、安檢等。然而，遠(yuǎn)距離下結(jié)構(gòu)光方案識別精度較低，無法滿足3D成像需求。TOF方案的遠(yuǎn)場成像精度較高，對于智慧零售、智能安防、智能家居、機(jī)器人交互等領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢。然而，受限于接收端像素，近距離下TOF方案識別精度較低，不能滿足近距離成像需求。因此，現(xiàn)有3D成像方案不能同時滿足近場和遠(yuǎn)場的3D成像需求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種3D成像裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)不能同時滿足近場和遠(yuǎn)場3D成像需求的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種3D成像裝置。所述3D成像裝置包括：光源，用于發(fā)出光線；測距單元，用于測量所述3D成像裝置與物體的距離；衍射元件，設(shè)置于所述光源與物體之間，用于根據(jù)所述3D成像裝置與物體的距離對所述光線進(jìn)行處理以生成一出射光；所述出射光到達(dá)物體后發(fā)生反射并形成一反射光；接收單元，用于接收所述反射光并獲取物體的空間信息；成像單元，與所述接收單元相連，用于根據(jù)所述物體的空間信息生成物體的3D圖像；控制器，與所述光源、所述測距單元、所述衍射元件、所述接收單元和所述成像單元分別相連，用于控制所述3D成像裝置。

于本發(fā)明的一實施例中，所述衍射元件包括光學(xué)衍射區(qū)和散光區(qū)；所述光線經(jīng)過所述光學(xué)衍射區(qū)后形成散斑；所述光線經(jīng)過所述散光區(qū)后形成面光。

于本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)所述3D成像裝置與物體的距離小于a時，所述光線通過所述光學(xué)衍射區(qū)形成散斑；其中，0a100厘米。

于本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)所述3D成像裝置與物體的距離大于b時，所述光線通過所述散光區(qū)形成面光；其中，b40厘米。

于本發(fā)明的一實施例中，所述衍射元件包括自帶準(zhǔn)直衍射光學(xué)元件和擴(kuò)散板。

本發(fā)明還提供一種3D成像方法，用于3D成像裝置，所述3D成像方法包括：利用光源產(chǎn)生一光線；獲取物體與所述3D成像裝置的距離；利用一衍射元件根據(jù)所述物體與所述3D成像裝置的距離對所述光線進(jìn)行處理并生成一出射光；所述出射光到達(dá)物體后發(fā)生反射并形成一反射光；接收所述反射光并獲取物體的空間信息；根據(jù)所述物體的空間信息生成物體的 3D圖像。

于本發(fā)明的一實施例中，所述衍射元件包括光學(xué)衍射區(qū)和散光區(qū)；所述光線經(jīng)過所述光學(xué)衍射區(qū)后形成散斑；所述光線經(jīng)過所述散光區(qū)后形成面光。

于本發(fā)明的一實施例中，利用一衍射元件根據(jù)所述物體與所述3D成像裝置的距離對所述光線進(jìn)行處理并生成一出射光的實現(xiàn)方法包括：當(dāng)所述3D成像裝置與物體的距離小于a 時，所述光線通過所述光學(xué)衍射區(qū)形成散斑；所述散斑即為所述出射光；其中，0a100厘米。