[發明專利]改進的3D感測

在審

• 申請號: 202080035823.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN113825972A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 安德魯·本杰明·辛普森·布朗
• 申請（專利權）人: 劍橋機電有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張少波;劉學禹

一種用于在生成場景的三維(3D)表示的設備中使用的裝置(100)。該裝置(100)包括發射器模塊(104)，該發射器模塊具有用于以預定圖案發射多個波的發射器，其中該圖案具有主軸。裝置(100)還包括靜止部分和可移動部分(116)。可移動部分(116)被配置成允許發射器模塊(104)根據可移動部分(116)的位置和/或定向以多個不同的布置發射預定圖案。裝置(100)的機械元件(150)限制可移動部分(116)的移動，以便提供在一個或更多個不同的布置中主軸相對于靜止部分的可預測的定向。

本技術總體上涉及用于生成場景的三維(3D)表示的裝置和方法(也稱為3D感測)，且尤其涉及用于改進三維表示的精確性的技術。

對于3D感測，正在開發和使用許多不同的方法。這些方法中有許多涉及旨在建立場景中對象的距離信息的所謂的“深度圖”。一般來說，用于生成3D表示/執行3D感測的設備可以包含(例如電磁或聲音)波的發射器，以及用于檢測反射波的相對應的檢測器或傳感器。

出于3D感測或深度映射的目的，發射圖案化光或結構化光(通常是紅外(IR)光)可能是有用的。結構化輻射可以是例如由多個光斑點(dot)或光點(point)形成的圖案。當發射光圖案時，接收器可以檢測在光圖案從正在被成像的場景中的對象反射時導致的投射的光圖案的失真。原始光圖案的失真可以被用于生成場景的3D表示。

因此，可用于生成場景的3D表示的設備可包含結構化光投影儀(即，投射圖案化的光(通常是點陣)的部件)。

在申請人的共同未決申請PCT/GB2019/050965中描述了可用于使用結構化光投影儀生成場景的3D表示的技術示例。在這些技術中，用于生成場景的3D表示的裝置的元件可以相對于彼此移動，以提高所生成的3D表示的精確性。

在申請人的共同未決申請GB1906885.7中描述了可用于使用飛行時間方法生成場景的3D表示的技術的其他示例。在這些技術中，在傳感器的視場上具有空間不均勻強度的照明(例如圖案)在傳感器的至少一部分視場上移動。

通常，為了使結構化光深度傳感器正確地計算深度，必須精確地知道在特定平面中(即，當投射到其上時)投射點的發射角度。特別地，該平面可以對應于包含檢測器(例如相機)和發射器的兩者的光軸的平面。該角度的誤差將導致深度計算推斷出觀察到的對象比實際情況離檢測器更近或更遠。當裝置的元件相對于彼此可移動時(例如，當致動器用于移動點在結構化光布置中的位置時)，這種移動(和/或致動器的操作)可能導致該角度的額外誤差。

本技術的一個目的是提高用于產生3D表示的方法和設備的精確性、特別是但不限于、使用結構化光方法的裝置的精確性。

概括地說，本技術的一些方法提供了增加從用于產生3D表示的設備發射的圖案的可預測性的方法，該設備具有在其中的可移動元件。

根據第一方面，提供了一種用于生成場景的三維表示的方法，該方法包括：

以預定圖案發射多個發射波，該圖案具有主軸；

相對于發射器模塊的靜止部分移動可移動部分，以便根據可移動部分的位置和/或定向以多個不同的布置發射所述預定圖案；

其中，可移動部分的移動受到機械元件的限制，以便提供在不同的布置中的一個或更多個不同的布置中主軸相對于靜止部分的可預測的定向。

所述移動可以包括將可移動部分移動到相對于靜止部分的一個或更多個位置和/或定向，這些位置和/或定向中的每一個導致發射器模塊以所述多個布置中的不同的一個布置發射所述預定圖案。

所述移動可以包括在所述一個或更多個位置和/或定向中的每一個位置和/或定向上迫使可移動部分抵靠機械元件，使得可移動部分的位置和/或定向是可預測的。

機械元件可以在一個或更多個位置中的每個位置上限制可移動部分在兩個相互正交的方向上和/或圍繞兩個相互正交的軸的移動。