经由通过扩散确定经中继的深度的远程深度感测制造技术

技术编号:19127198 阅读:24 留言:0更新日期:2018-10-10 08:31
描述了经由通过扩散确定经中继的深度的远程深度感测技术。远程深度感测系统被配置成通过扩散感测经中继的深度。该系统包括图像捕捉系统,该图像捕捉系统包括图像传感器和成像透镜,该成像透镜被配置成将光传送通过设置在该成像透镜和该图像传感器之间的中间像平面到达该图像传感器,该中间平面附近设置有光学扩散器,该光学扩散器被配置成扩散所传送的光。该系统包括深度感测模块,该深度感测模块被配置成接收来自该图像传感器的一个或多个图像,并使用依据扩散确定深度的技术来确定距通过该一个或多个图像捕捉到的对象场景中的一个或多个对象的距离,该依据扩散来确定深度的技术基于该一个或多个图像中的各个相应所述对象所展现出的模糊量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由通过扩散确定经中继的深度的远程深度感测背景深度感测可被计算设备利用来支持各种不同的功能。例如,传统技术(诸如飞行时间相机、结构化光相机等)可被用来确定对象场景内的对象在二维空间中的位置(即,“X”轴和“Y”轴)以及该对象距捕捉图像的相机的深度(即,Z轴)。这可被用来以三维方式映射对象空间,检测姿势作为自然用户界面(NUI)的一部分等等。主要存在两种用于生成深度图像的成像技术——被动式和主动式。被动式深度相机依赖于场景中存在的纹理信息的量,并且在多样的环境中实现可靠的性能是有挑战性的。另一方面,主动式深度相机具有显著更高的可靠性,因为这些相机通过测量对作为该系统的部分的光源的响应来估计深度信息。然而,被利用来执行深度感测的传统飞行时间技术要求高功率和高频率的照明,并且易受多径降级影响,因为这些技术基于反射光回到定制的图像传感器的定时。传感器的定制也向该设备增加了显著的成本。另一方面,传统的结构化光相机要求针对衍射光学元件(DOE)的校准,并且对跨该系统的寿命维护该校准以保证正确的深度有严格的要求。该校准要求使得难以在可能经历显著的机械和热变形的产品(诸如,移动产品)中实现结构化光深度系统。此外,深度空间分辨率取决于DOE图案中各点的间隔,并且通常存在分辨率和能够从非常密集的图案中标识出每一点之间的折衷。散焦测距是利用已知透镜属性来基于由场景点渲染的散焦/模糊量推断深度的另一技术,因为这样的模糊取决于深度和透镜属性,诸如对象空间中的景深以及传感器处的焦深。该技术可以用主动式和被动式方式两者来实现,其中主动式模式(即,具有包括激光器和DOE的照明系统)具有以下优点:不存在对场景纹理量的依赖性,因为场景纹理是使用这样的结构化光照明器添加或覆盖在对象场景上的。该技术的挑战已是:为了实现良好的深度准确性,需要大孔径的透镜,而归因于包括尺寸和重量以及成本在内的因素,这限制了移动产品的可行性。概述描述了经由扩散确定经中继的深度的远程深度感测技术。在一个或多个实现中,远程深度感测系统被配置成通过扩散感测经中继的深度。该系统包括图像捕捉系统,该图像捕捉系统包括图像传感器和成像透镜,该成像透镜被配置成将光传送通过设置在成像透镜和图像传感器之间的中间平面到图像传感器。中间平面附近设置有光学扩散器,该光学扩散器被配置成扩散所传送的光。该系统还包括深度感测模块,该深度感测模块被配置成接收来自图像传感器的一个或多个图像,并使用依据扩散确定深度的技术来确定距通过所述一个或多个图像捕捉到的对象场景中的一个或多个对象的距离,该依据扩散来确定深度的技术至少部分地基于该一个或多个图像中的各个对象所展现出的模糊量。在一个或多个实现中,描述了由计算设备使用扩散对图像场景中的各对象执行远程深度感测。该技术包括由计算设备从图像捕捉系统接收图像场景的一个或多个图像,所述图像捕捉系统在内部施加了扩散,由所述计算设备基于接收到的图像中的一个或多个对象所展现出的模糊量来确定距图像场景中的一个或多个对象的距离,以及由所述计算设备输出确定的距离。在一个或多个实现中,图像捕捉系统包括:图像透镜,所述图像透镜被配置成将光从对象场景传送到包括中间像平面的像空间;图像传感器,所述图像传感器被配置成捕捉从所述像空间传送的光以通过使用成像中继来形成所述中间像平面的一个或多个图像;以及,设置在所述成像透镜和所述图像传感器之间或者进一步在所述成像透镜和所述成像中继之间的中间像平面内的光学扩散器,所述光学扩散器允许增加可用于所述图像传感器的距所述成像中继的焦深,从而用作所述对象场景的所述像空间的“环境”扩散器,所述像空间邻近所述中间像平面。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征,亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。附图简述结合附图来描述具体实施方式。在附图中,附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在说明书和附图的不同实例中使用相同的附图标记可指示相似或相同的项目。附图中所表示的各实体可指示一个或多个实体并且因而在讨论中可互换地作出对各实体的单数或复数形式的引用。图1是可用于采用本文中描述的通过扩散确定经中继的深度的技术的示例实现中的环境的图示。图2描绘了更详细地示出捕捉对象场景的图像时的图1的图像捕捉系统的示例实现中的系统。图3描绘了被配置成在偏振状态和非偏振状态之间机械切换的图2的扩散器22的示例实现。图4描绘了被配置成在偏振状态和非偏振状态之间电切换的图2的光学扩散器的示例实现。图5描绘偏振敏感微透镜阵列和偏振敏感扩散器的示例实现中的系统。图6a描绘了示出第一偏振切换选项的示例实现中的系统。图6b描绘了示出支持对多个偏振状态的同时捕捉的第二基于偏振状态的选项的示例实现中的系统。图7和8描绘了解说由通过扩散确定深度的技术推导出的跟随图2的图像捕捉系统的光学像共轭的z距离的非线性映射的示例的图示。图9针对放置在远对象距离的像空间共轭处的扩散器描绘各对象距离的光斑尺寸模糊的示例图。图10针对放置在近对象距离的像空间共轭处的扩散器描绘各对象距离的光斑尺寸模糊的示例图。图11描绘使用偏振敏感微透镜阵列的通过扩散确定时间顺序深度的示例实现。图12是描绘其中描述了由计算设备使用扩散对图像场景中的对象执行远程深度感测的技术的示例实现中的规程的流程图。图13解说了包括可被实现为参考图1-9描述的任何类型的计算设备以实现本文描述的技术的各实施例的示例设备的各个组件的示例系统。详细描述概览用于通过扩散确定深度的技术通常具有高于诸如散焦测距之类的其他传统技术的增强的准确性。然而,被利用来执行通过扩散确定深度的传统技术需要在被检查的对象空间内使用光学扩散器,并且由此对于正常使用场景是不切实际的。描述了经由通过扩散确定经中继的深度的远程深度感测技术。在一个或多个实现中,图像捕捉系统包括用于捕捉图像的图像传感器以及被配置成将光传送到图像传感器的成像透镜。在图像传感器和成像透镜之间(例如,在成像中继和成像透镜)之间是中间像平面,光学扩散器被放置在该中间像平面处。在这种方式中,通过将中间像平面当作新的环境对象场景,光学扩散器的传统远程要求被带入图像捕捉系统内。该光学扩散器可在引起传送通过扩散器的光的扩散的状态和不引起传送通过扩散器的光的扩散的状态之间切换。由于扩散器平面相对于主透镜可以是固定的,并且较低的接受透镜可被用于该成像中继,因此只要成像透镜和成像中继两者的光锥区NA具有重叠,这样的系统就不那么受邻近中间像平面的非远心特性影响,从而使得对于活动传感器区域内的所有场位置而言,成像中继的较小接受光锥区基本上被填充,并且扩散器角出口数值孔径强到足以在扩散器平面处将来自基本上所有内容的光(模糊的或聚焦的)重新散射到成像中继的接受区内。成像中继可包括典型的多透镜元件成像中继或基于微透镜阵列的成像中继,基于微透镜阵列的成像中继可用于减小系统长度,并可由多层微透镜阵列层组成以便提供笔直的1对1中继成像。深度感测模块接收成像传感器所捕捉的图像,并经由扩散感测被中继的对象场景中的各对象的相对深度。例如,这些对象由光学扩散器引起的模糊量与对象距内部地设置在图像捕捉系统之内的光学扩散器的距离成比例。通过本文档来自技高网...
经由通过扩散确定经中继的深度的远程深度感测

【技术保护点】
1.一种远程深度感测系统,所述系统被配置成通过扩散感测经中继的深度,所述系统包括:图像捕捉系统,所述图像捕捉系统包括图像传感器和成像透镜,所述成像透镜被配置成将光传送通过设置在所述成像透镜和所述图像传感器之间的中间像平面到达所述图像传感器,所述中间平面附近设置有光学扩散器,所述光学扩散器被配置成扩散所传送的光;以及深度感测模块,所述深度感测模块被配置成接收来自所述图像传感器的一个或多个图像,并使用依据扩散来确定深度的技术来确定距通过所述一个或多个图像捕捉到的对象场景中的一个或多个对象的距离,所述依据扩散来确定深度的技术至少部分地基于所述一个或多个图像中的各个相应所述对象所展现出的模糊量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.05 US 14/704,7261.一种远程深度感测系统,所述系统被配置成通过扩散感测经中继的深度,所述系统包括:图像捕捉系统,所述图像捕捉系统包括图像传感器和成像透镜,所述成像透镜被配置成将光传送通过设置在所述成像透镜和所述图像传感器之间的中间像平面到达所述图像传感器,所述中间平面附近设置有光学扩散器,所述光学扩散器被配置成扩散所传送的光;以及深度感测模块,所述深度感测模块被配置成接收来自所述图像传感器的一个或多个图像,并使用依据扩散来确定深度的技术来确定距通过所述一个或多个图像捕捉到的对象场景中的一个或多个对象的距离,所述依据扩散来确定深度的技术至少部分地基于所述一个或多个图像中的各个相应所述对象所展现出的模糊量。2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光学扩散器被配置成机械地切换偏振状态以扩散所传送的光。3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光学扩散器被配置成电气地切换偏振状态以扩散所传送的光。4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像捕捉系统包括线偏振器,并且所述光学扩散器是偏振敏感扩散器。5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述偏振敏感扩散器包括层状结构,所述层状结构具有与毗邻的液晶层层压的嵌入式表面起伏,所述嵌入式表面起伏被对准以在偏振状态中提供扩散而对于正交偏振状态不提供所述扩散。6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,光程差(OPD)由所述层状结构在所述偏振状态和所述正交偏振状态之间最小化。7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像传感器被配置成从所述光学扩散器同时捕捉多个偏振状...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·D·鲍威尔V·普拉迪普
申请(专利权)人:微软技术许可有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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