[發(fā)明專利]成像方法和成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011096087.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN112235522B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 伊利亞·奧夫相尼科夫;王一兵;格雷戈里·瓦力戈爾斯奇;張強
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H04N25/77
• 分類號: H04N25/77;H04N13/204;H04N13/207
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉美華;韓芳

提供了成像方法和成像系統(tǒng)。所述成像方法包括：配置圖像傳感器以捕獲由環(huán)境光照明的三維物體的二維圖像，其中，圖像傳感器具有以二維陣列布置的多個像素；配置激光光源以使用激光的點掃描來照明三維物體，其中，激光是除了環(huán)境光之外的光；以及在不使用捕獲的二維圖像的情況下使用圖像傳感器中的像素中的至少一行來確定由環(huán)境光和激光照明的三維物體的深度。

本申請是申請日為2016年04月20日、申請?zhí)枮?01610247794.0、題為“圖像傳感器單元和系統(tǒng)”的專利申請的分案申請。

技術領域

本公開總地涉及圖像傳感器。具體而言，不限制地，這里公開的具體實施例是指基于三角測量的系統(tǒng)以及使用激光器點掃描和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(也用于三維(3D)物體的二維(2D)成像)對3D物體的深度測量的方法。

背景技術

三維(3D)成像系統(tǒng)正越來越多地用于廣泛多樣的應用中，諸如工業(yè)生產(chǎn)、視頻游戲、電腦繪圖、機器人手術、消費者顯示、監(jiān)控視頻、3D建模、房地產(chǎn)銷售等。

現(xiàn)有的3D成像技術可以包括例如，基于渡越時間(TOF)的測距成像、立體視覺系統(tǒng)和結構光(SL)方法。

在TOF方法中，基于已知的光速—通過測量光信號針對圖像的每個點在照相機和3D物體之間行進所需的往返時間，來求解至3D物體的距離。TOF照相機可以使用無掃描方法以利用每個激光或光脈沖來捕獲整個場景。TOF方法的一些示例性應用可以包括：諸如基于實時距離圖像的活動行人安全或預碰撞檢測的先進汽車應用；追蹤人諸如在視頻游戲機上與游戲互動期間的移動；在工業(yè)機器視覺中，分類物體并且?guī)椭鷻C器人發(fā)現(xiàn)項目(諸如在傳送帶上的項目)等。

在立體成像或立體視覺系統(tǒng)中，彼此水平放置的兩個照相機用于獲得對場景或場景中的3D物體的兩個不同視圖。通過比較這兩個圖像，可以獲得針對3D物體的相對深度信息。立體視覺在諸如機器人學的領域十分重要，以提取關于在自主系統(tǒng)/機器人附近的3D物體的相對位置的信息。用于機器人的其他應用包括目標識別，其中，立體深度信息使得機器人系統(tǒng)分開擋住圖像部分，否則機器人不能區(qū)分兩個單獨的物體，諸如在另一個前面的一個物體，部分或完全隱藏另一個物體。3D立體顯示也用于娛樂和自動化系統(tǒng)。

在SL方法中，物體的3D形狀可以使用投射的光圖案和用于成像的照相機來測量。在SL方法中，將已知的光的圖案(通常為網(wǎng)格或水平條或平行條紋的圖案)投射到場景或場景中的3D物體上。投射的圖案可以在照到3D物體的表面時而變形或移動。這種變形可以使SL視覺系統(tǒng)計算物體的深度和表面信息。因此，將窄帶光投射到3D表面可以產(chǎn)生從其他透視圖與投射儀的透視圖的失真而會出現(xiàn)的照亮的線，并且可以用于照亮的表面形狀的幾何重建。基于SL的3D成像可以用于不同的應用，諸如，由警察機關以3D場景拍攝指紋，在生產(chǎn)工藝期間組件的聯(lián)機檢查，在衛(wèi)生保健中針對人體體型或人體皮膚的微觀結構的現(xiàn)場測量等。

發(fā)明內(nèi)容

一個示例性實施例提供一種方法，所述方法包括：圖像傳感器處接收至少一個物體的圖像，所述圖像傳感器包括二維(2D)像素陣列，布置在多個行的第一組中，所述陣列的第二組的行的像素可操作為產(chǎn)生至少一個物體的2D顏色信息，陣列的第三組的行的像素可操作為產(chǎn)生至少一個物體的3D深度信息，第一組的行包括第一行數(shù)，第二組的行包括等于或小于第一行數(shù)的第二行數(shù)，第三組的行包括等于或小于第二行數(shù)的第三行數(shù)；以及以交替的方式從第二組的行中選擇行來接收至少一個物體的2D顏色信息，并且從第三組的行中選擇行來接收至少一個物體的3D深度信息。