[發(fā)明專利]一種3D結(jié)構(gòu)光模組及基于該模組的深度圖點(diǎn)云圖獲取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110920890.8
• 申請(qǐng)日: 2021-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113703248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市睿識(shí)科技有限公司
• 主分類號(hào): G03B7/08
• 分類號(hào): G03B7/08;G06T7/80
• 代理公司: 深圳市華騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44370
• 代理人: 彭年才

本發(fā)明公開(kāi)了一種3D結(jié)構(gòu)光模組及基于該模組的深度圖點(diǎn)云圖獲取方法，3D結(jié)構(gòu)光模組包括紅光投射器、紅外攝像頭、彩色攝像頭、圖像處理單元和編解碼處理單元。所述方法包括以下步驟：圖像傳感器將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理單元；圖像處理單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理后發(fā)送至編解碼處理單元；編解碼處理單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼，生成深度圖和點(diǎn)云圖。將圖像處理單元設(shè)置于3D結(jié)構(gòu)光模組端，圖像處理單元控制自動(dòng)曝光算法模塊的曝光參數(shù)，使獲得的圖像更加清晰；同時(shí)，圖像處理單元向編解碼處理單元傳送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化處理，減輕了圖像處理單元的數(shù)據(jù)處理量，降低了圖像處理單元的產(chǎn)品成本，同時(shí)，提高了編解碼處理單元的運(yùn)算速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D結(jié)構(gòu)光模組及基于該模組的深度圖點(diǎn)云圖獲取方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)光三維成像的硬件主要由相機(jī)和投射器組成，結(jié)構(gòu)光就是通過(guò)投射器投射到被測(cè)物體表面的主動(dòng)結(jié)構(gòu)信息，如激光條紋、格雷碼、正弦條紋等；然后，通過(guò)單個(gè)或多個(gè)相機(jī)拍攝被測(cè)表面即得結(jié)構(gòu)光圖像；最后，基于三角測(cè)量原理經(jīng)過(guò)圖像三維解析計(jì)算從而實(shí)現(xiàn)三維重建。

現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：1，拍攝場(chǎng)景切換時(shí)，會(huì)出現(xiàn)圖像閃爍；2，通過(guò)加入標(biāo)記位來(lái)區(qū)分深度圖數(shù)據(jù)和紅外攝像頭數(shù)據(jù)，需要圖像處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次編碼，這樣做的方式3D模組可選的圖像處理單元的主控制器比較少，而且這樣的主控制器的價(jià)格相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，提出一種深度圖和云點(diǎn)圖效果清晰、價(jià)格低廉的3D結(jié)構(gòu)光模組及基于該模組的深度圖點(diǎn)云圖獲取方法。

一種3D結(jié)構(gòu)光模組，包括：

紅光投射器，將若干個(gè)肉眼看不見(jiàn)的光點(diǎn)投影在被拍攝物體，用以繪制被拍攝物體的3D點(diǎn)陣圖像；

紅外攝像頭，用于讀取3D點(diǎn)陣圖像，拍攝被拍攝物體的表面反射的結(jié)構(gòu)光圖像；

圖像處理單元，用于處理紅外攝像頭輸出的結(jié)構(gòu)光圖像，進(jìn)行圖像優(yōu)化，并編碼成Yuv格式，形成帶編碼的圖像數(shù)據(jù)；

編解碼處理單元，用于將帶編碼的圖像數(shù)據(jù)編碼成深度圖、點(diǎn)云圖；

所述紅外攝像頭包括圖像傳感器（Sensor），所述圖像傳感器（Sensor）將采集到的圖像信號(hào)傳送至所述圖像處理單元，所述圖像處理單元包括自動(dòng)曝光（AE）算法模塊，所述自動(dòng)曝光算法模塊根據(jù)所述圖像傳感器（Sensor）采集到的光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)整曝光量，使曝光亮度值接近所述圖像處理單元設(shè)定的目標(biāo)亮度值。

進(jìn)一步地，還包括紅外補(bǔ)光燈，所述紅外補(bǔ)光燈用于加強(qiáng)弱光環(huán)境下的識(shí)別能力，借助不可見(jiàn)的紅外光線，在弱光下識(shí)別被拍攝物體。

進(jìn)一步地，還包括彩色攝像頭和顯示模塊，所述彩色攝像頭用于拍攝2D彩色圖片，輸出常規(guī)的彩色圖像；所述顯示模塊用于拍攝過(guò)程中的參數(shù)調(diào)控及所拍攝圖像的顯示。

以及，一種基于3D結(jié)構(gòu)光模組的深度圖和點(diǎn)云圖的圖像獲取方法，包括以下步驟：

紅光投射器將若干肉眼看不見(jiàn)的光點(diǎn)投影在被拍攝物體上；

紅外攝像頭將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理單元；

自動(dòng)曝光算法模塊根據(jù)紅外攝像頭中的圖像傳感器（Sensor）采集到的光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)整曝光量，使曝光亮度值接近圖像處理單元設(shè)定的目標(biāo)亮度值；

圖像處理單元進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)的標(biāo)定；

圖像處理單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理后發(fā)送至編解碼處理單元；

編解碼處理單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼，生成深度圖和點(diǎn)云圖。

進(jìn)一步地，所述編解碼處理單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼，包括如下步驟：