结构光主动深度感测系统中对光源功率的动态调整技术方案

本发明专利技术提供一种方法和装置，所述方法和装置在使用结构光执行主动深度感测时补偿场景/对象中的对象的不同反射率/吸收系数。接收器传感器捕获上面投影有代码掩码的场景的图像。从所述所捕获图像来断定一或多个参数。根据所述一或多个参数来动态地调整投影光源的光源功率以改进在随后所捕获图像中对所述代码掩码的解码。可随后基于所述所捕获图像、基于所述代码掩码来断定所述场景的深度信息。在一个实例中，所述光源功率被固定于特定照度，而所述接收器传感器的曝光时间则被调整。在另一个实例中，所述接收器传感器的曝光时间被维持/保持于固定值，而所述光源功率则被调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构光主动深度感测系统中对光源功率的动态调整相关申请案的交叉引用本申请案根据35U.S.C.§119(e)权益主张2012年11月14日申请的美国临时专利申请案第61/726,387号的优先权并主张2012年年12月21日申请的美国非临时申请案第13/723,891号的优先权，这些专利申请案的内容明确地通过引用结合在此。
各种特征是有关于主动深度感测，且更具体来说是有关于用于在执行使用结构光的主动深度感测系统时补偿场景中的对象的不同反射率/吸收系数的技术。
技术介绍
在主动感测中，在被常称作“结构光”的过程中使用已知图案(例如，代码掩码)来照明场景或对象。投影于场景或对象上的图案的结构编码所述场景或对象的深度信息。一旦在接收到的图像中找到所述图案，便可重构3维场景或对象。可使用已知的所投影图案与经解码图案之间的关系来导出关于所捕获场景的深度信息。接收器/相机传感器可从入射光捕获场景的图像，所述入射光是来自于光源到所述场景(例如，个人、对象、场所等)上的反射。入射光的强度可取决于：(a)场景中的表面的反射系数性质；(b)产生所投影图案的光的功率；和/或(c)环境光。如果相机传感器上的入射光太强，那么其使传感器饱和。如果入射光太弱，那么相机传感器不捕获场景的反射率的变化。即使在场景内，取决于图像中正被捕获的表面的类型，仍可以同时发生两种情境(例如，所捕获光太强和太弱)。如果系统中不包含对入射光强度的调整，那么对于广泛范围的情境(不同环境光、光源的不同预设功率、不同表面类型)来说不可能捕获所投影图案(例如，代码掩码)的照度的变化。因此，需要一种解决方案以在执行使用结构光系统的场景深度感测时补偿入射光强度的变化。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的一或多个方面的简化概述，以便提供对此些方面的基本理解。此概述并非本专利技术的所有所涵盖特征的广泛综述，且既不希望识别本专利技术的所有方面的关键或至关重要要素，也不希望划定本专利技术的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本专利技术的一或多个方面的一些概念以作为稍后呈现的更详细描述的序言。提供一种装置，所述装置适于在使用结构光的主动深度感测系统中补偿表面反射率差别。所述装置可包含接收器传感器和处理电路。所述接收器传感器可用来捕获上面投影有代码掩码的场景的图像。所述处理电路可适于：(a)从所述所捕获图像来断定一或多个参数；(b)根据所述一或多个参数来动态地调整投影光源的光源功率以改进在随后所捕获图像中对所述代码掩码的解码；和/或(c)在所述所捕获图像中基于所述代码掩码来断定所述场景的深度信息。在一个示范性实施方案中，所述光源功率被固定于特定照度，而所述接收器传感器的曝光时间则被调整。在另一示范性实施方案中，所述接收器传感器的曝光时间被维持于固定值，而所述光源功率则被调整。所述一或多个参数可基于所述代码掩码而与所述所捕获图像内的区域相关。在一个实例中，所述投影光源可包含多个光元件，并且动态地调整所述投影光源的所述光源功率包含基于所述相对应的一或多个参数来个别地控制所述光元件中的每一者的所述光源功率。所述接收器传感器可进一步适于捕获上面投影有所述代码掩码的所述场景的新图像，其中所述新图像归因于对经个别调整的所述多个光元件进行的所述操作而被逐个区域地光压缩。所述接收器传感器可包含多个经个别控制的传感器快门，并且所述处理电路可进一步适于基于所述相对应的一或多个参数来个别地控制所述多个传感器快门以调整由所述接收器传感器捕获的所述光。所述传感器快门可经控制以减少或者增加穿过其的所述光从而补偿给定区域中如由所述一或多个参数指示的太多光或太少光。所述接收器传感器可进一步适于捕获上面投影有所述代码掩码的所述场景的新图像，其中所述新图像归因于对经个别调整的所述多个传感器快门进行的所述操作而被逐个区域地光压缩。还提供一种方法，所述方法用于补偿使用结构光的主动深度感测系统中的表面反射率差别。举例来说，接收器传感器可捕获上面投影有代码掩码的场景的图像。处理电路可随后从所述所捕获图像来断定一或多个参数。可随后根据所述一或多个参数来动态地调整投影光源的光源功率以改进在随后所捕获图像中对所述代码掩码的解码。可在所述所捕获图像中基于所述代码掩码来断定所述场景的深度信息。附图说明将在下面的具体实施方式中以及在附图中描述本专利技术的这些和其它样本方面。图1说明用于主动感测的系统，其中3维(3D)场景是从2维(2D)图像或信息构建的。图2说明主动感测，其中使用已知图案来照明场景或对象并获得从2维图像和/或信息产生3维信息所用的深度信息。图3说明可如何感测对象或场景的深度。图4说明示范性代码掩码400，其使用三个灰度级(例如，黑色、白色和灰色)。图5说明用于在使用结构光的主动深度感测系统中调整由接收器传感器接收的光能的至少两种方法。图6说明用于在使用结构光的主动深度感测系统中调整由接收器传感器接收的光能的至少两种方法。图7说明用于在使用结构光的主动深度感测系统中调整由接收器传感器接收的光能的另一种方法。图8说明使用结构光的示范性深度感测系统，其动态地调整正被捕获的场景中的对象的表面的不同反射率/吸收系数。图9说明可如何在形状调制载体内表示二进制码字。图10说明使用载体层和代码层的代码微结构的进一步细节。具体实施方式在以下描述中，给出特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述实施例。举例来说，可以框图绘示电路以便避免以不必要的细节混淆所述实施例。在其它情况下，可不详细绘示熟知电路、结构和技术以便不混淆所述实施例。词语“示范性”在本文中用以意谓“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案或实施例未必解释为比其它实施例优选或有利。同样，术语“实施例”并不要求所有实施例均包含所论述特征、优势或操作模式。概述提供用于在执行使用结构光的主动深度感测时补偿场景中的对象的不同反射率/吸收系数的技术。提供各种特征，所述特征动态地适应并补偿正被捕获的场景中的对象的反射率/吸收的变化。第一特征提供接收器传感器，所述接收器传感器捕获上面投影有代码掩码的场景的图像。从所述所捕获图像来断定一或多个参数。随后根据所述一或多个参数来动态地调整投影光源的光源功率以改进在随后所捕获图像中对代码掩码的解码。可随后基于所捕获图像、基于代码掩码来断定场景的深度信息。在一个实例中，光源功率被固定于特定照度，而接收器传感器的曝光时间则被调整。在另一个实例中，接收器传感器的曝光时间被维持/保持于固定值，而光源功率则被调整。第二特征提供接收器传感器，所述接收器传感器在两个或两个以上(不同)曝光时间捕获上面投影有代码掩码的场景的多个图像。通过从每一图像提取代码掩码的可解码部分来组合所述多个图像中的所述两者或两者以上以产生组合图像。可随后基于组合图像且使用代码掩码来断定场景的深度信息。第三特征实现使用两个接收器传感器且每一者在不同曝光时间来捕获场景或对象。第一接收器传感器在第一曝光时间捕获上面投影有代码掩码的场景的第一图像。第二接收器传感器在第二曝光时间捕获上面投影有代码掩码的场景的第二图像。随后通过从每一图像提取代码掩码的可解码部分来组合第一图像和第二图像以产生组合图像。可随后基于组合图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于在使用结构光的主动深度感测系统中补偿表面反射率差别的装置，其包括：接收器传感器，其用于捕获上面投影有代码掩码的场景的图像；处理电路，其适于：从所述所捕获图像来断定一或多个参数；以及根据所述一或多个参数来动态地调整投影光源的光源功率以改进在随后所捕获图像中对所述代码掩码的解码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.14 US 61/726,387;2012.12.21 US 13/723,8911.一种适于在使用结构光的主动深度感测系统中补偿表面反射率差别的装置，其包括：接收器传感器，其经配置以捕获上面投影有代码掩码的场景的图像，所捕获的图像包括多个区域；以及处理电路，其适于：从所捕获图像来断定一个或多个参数，所述一个或多个参数包括对应于所述多个区域中的第一区域的第一参数集合以及对应于所述多个区域中的第二区域的第二参数集合；以及根据所述第一参数集合来动态地调整投影光源的第一光元件的第一光源功率，所述第一光元件对应于所述第一区域；以及根据所述第二参数集合来动态地调整所述投影光源的第二光元件的第二光源功率，所述第二光元件对应于所述第二区域。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理电路进一步适于：基于第二所捕获图像解码所述代码掩码，且其中基于经调整第一光源功率和经调整第二光源功率来捕获所述第二所捕获图像。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理电路进一步适于：将所述第一光源功率维持于特定照度，而所述接收器传感器的曝光时间则被调整。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理电路进一步适于：将所述接收器传感器的曝光时间维持于固定值，而所述第一光源功率则被调整。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个参数包括多个参数集合，且其中所述多个参数集合中的每个参数集合对应于所捕获的图像内的所述多个区域中的区域。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述投影光源包含多个光元件，且其中所述处理电路适于基于所述一个或多个参数中的对应参数集合来个别地控制所述光元件中的每一个的光源功率。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述接收器传感器进一步适于：捕获上面投影有所述代码掩码的所述场景的第二图像，其中所述第二图像被逐个区域地光补偿。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述接收器传感器包含多个经个别控制的传感器快门，其中每个快门对应于所述多个区域中的区域，并且其中所述处理电路进一步适于基于所述一个或多个参数中的对应参数集合来个别地控制所述多个经个别控制的传感器快门以调整由所述接收器传感器捕获的光。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述多个经个别控制的传感器快门经控制以减少或者增加穿过所述多个经个别控制的传感器快门的光从而补偿给定区域中如由所述一个或多个参数指示的太多光或太少光。10.根据权利要求8所述的装置，其中所述接收器传感器进一步适于：捕获上面投影有所述代码掩码的所述场景的第二图像，其中所述第二图像被逐个区域地光压缩。11.一种用于在使用结构光的主动深度感测系统中补偿表面反射率差别的方法，其包括：在接收器传感器处捕获上面投影有代码掩码的场景的图像，所捕获的图像包括多个区域；在处理电路处从所捕获图像来断定一个或多个参数，所述一个或多个参数包括对应于所述多个区域中的第一区域的第一参数集合以及对应于所述多个区域中的第二区域的第二参数集合；以及根据所述第一参数集合来动态地调整投影光源的第一光元件的第一光源功率，所述第一光元件对应于所述第一区域；以及根据所述第二参数集合来动态地调整所述投影光源的第二光元件的第二光源功率，所述第二光元件对应于所述第二区域。12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：将所述第一光源功率维持于特定照度，而所述接收器传感器的曝光时间则被调整。13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：将所述接收器传感器的曝光时间维持于固定值，而所述第一光源功率则被调整。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个参数包括多个参数集合，且其中所述多个参数集合中的每个参数集合对应于所捕获的图像内的所述多个区域中的区域。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述投影光源包含多个光元件，且进一步包括基于所述一个或多个参数中的对应参数集合来个别地控制所述多个光元件中的每一个的所述光源功率。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡迪特·马蒂内·包萨，卡林·米特科夫·阿塔纳索夫，塞尔久·拉杜·戈马，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US