一种深度成像方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于光学测量及制造领域，提供了一种深度成像方法及系统，所述深度成像方法包括：控制投影仪向目标物发射结构光光束；获取光场相机采集的目标物的目标结构光图像，所述目标结构光图像由结构光光束照射所述目标物形成；根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像。本发明专利技术实施例采用光场相机和投影仪配合的深度成像方法及系统，成像系统结构紧凑，尺寸小。

A Depth Imaging Method and System

The invention is applicable to the field of optical measurement and manufacturing, and provides a depth imaging method and system. The depth imaging method includes: controlling projector to emit structured light beam to target object; acquiring target structured light image of target object collected by light field camera, and the target structured light image is illuminated by structured light beam. Target formation; a first depth image is formed from the target structured light image and the reference structured light image. The embodiment of the invention adopts a depth imaging method and system matched by a light field camera and a projector, and the imaging system has compact structure and small size.

【技术实现步骤摘要】
一种深度成像方法及系统
本专利技术属于光学测量及制造领域，具体涉及一种深度成像方法及系统。
技术介绍
基于结构光技术的深度成像，近年来得到广泛的关注以及极大的发展。而利用深度相机的结构光深度成像被应用于电视、机器人、移动终端等设备上以实现体感交互、3D建模、避障以及人脸识别等功能。但是，目前的结构光深度成像无论是采用单目结构光深度相机还是双目结构光深度相机，成像系统的投影模组、采集相机之间或多个采集相机之间的物理尺寸较大，仍面临结构不够紧凑，体积大的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种深度成像方法和系统，以解决现有成像系统结构不够紧凑，体积大的问题。本专利技术第一方面提供了一种深度成像方法，包括：控制投影仪向目标物发射结构光光束；获取光场相机采集的目标物的目标结构光图像，所述目标结构光图像由结构光光束照射所述目标物形成；根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像本专利技术第二方面提供了一种深度成像系统，包括投影仪，光场相机和处理设备，所述投影仪和光场相机沿基线设置；所述投影仪，用于向目标物发射结构光光束；所述光场相机，用于采集目标物的目标结构光图像，所述目标结构光图像由结构光光束照射所述目标物形成；所述处理设备，用于控制投影仪向目标物发射结构光光束，并控制光场相机采集目标物的目标结构光光场图像；获取光场相机采集的目标物的目标结构光图像；根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像。本专利技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。本专利技术实施例采用光场相机和投影仪配合的深度成像方法及系统，成像系统结构紧凑，尺寸小，更利于集成。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种深度成像系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种深度成像方法的方法流程图；图3是本专利技术实施例提供的另一种深度成像方法的方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的另一种深度成像方法的方法流程图；图5是本专利技术实施例提供的另一种深度成像方法的方法流程图；图6是本专利技术实施例提供的另一种深度成像方法的方法流程图；图7是本专利技术实施例提供的另一种深度成像方法的方法流程图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。图1是本专利技术实施例提供的一种深度成像系统的示意图。深度成像系统1包括光场相机10、结构光投影仪20以及处理设备40，深度成像系统用于实现对目标物30进行深度成像。光场相机10主要组成部件包含图像传感器101、滤光片(图1中未示出)、微透镜阵列(MicroLensArray，MLA)102、和透镜103。其中，图像传感器101可以为电荷藕合器件图像传感器(ChargeCoupledDevice，CCD)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)图像传感器等。滤光片可以为拜尔滤光片、或红外滤光片等。根据微透镜阵列102与图像传感器101、透镜103之间的距离可以将光场相机分为传统光场相机与聚焦式光场相机。传统光场相机比如lytro公司的光场相机产品；聚焦式光场相机比如Raytrix公司的光场相机产品。本专利技术将以传统光场相机为例进行说明，可以理解的是任何种类的光场相机均适用于本专利技术。传统光场相机中微透镜阵列102位于透镜103的焦平面上，图像传感器101位于微透镜阵列102的焦平面上。光场相机10与普通相机的区别在于，其内部包含了用于记录光线方向信息的微透镜阵列，在此基础上可以进一步实现多视角成像、数字对焦成像、数字变焦成像等效果，具体的原理在此不做赘述。为了便于后面的描述，在本专利技术中将光场相机10中图像传感器101各像素直接获取的原始图像称为光场图像，比如结构光光场图像；将对原始图像进行处理而获取的多个视角的图像称为视角图像，视角图像包含将微透镜阵列102对应的像素阵列进行求和而获取的图像等；将对原始图像进行数字处理而获取的不同焦距上的图像称为数字变焦图像；将对原始图像进行数字处理获取的不同像面上的图像称为数字对焦图像。可以理解的是，任何形式的光场相机均可以被应用于本专利技术中，比如由多相机组成光场相机阵列、或用掩膜替代微透镜阵列102所形成的光场相机等。结构光投影仪20的主要组成部件包括光源201、和光学组件202，光学组件202用于将光源201发出的光束进行调制后向外发射出结构光光束。其中，光源201可为激光二极管、或半导体激光器等，还可以为边发射激光器、垂直腔面激光发射器以及相应的阵列激光器等；光源的波长可以是红外、或紫外等。光学组件202可以是折射型光学元件，或衍射型光学元件，或其两者的组合，比如在本专利技术一个实施例中，光学组件202包含用于将激光光束汇聚的折射型光学元件透镜，以及，将经透镜汇聚后的光束进行衍射分束以形成结构光的衍射光学元件。结构光光束可以是散斑、斑点、条纹、或二维图案等图像形式的结构光光束。可以理解的是，当结构光投影仪20所投射的波长为λ时，光场相机10中往往需要设置对应的滤光片让波长为λ的光束通过，从而提升图像质量。光场相机10与结构光投影仪20沿基线方向放置，比如图1中所示的沿x方向放置，二者的光轴可以平行也可以形成一定的夹角。作为本专利技术一实施例，光场相机10和结构光投影仪20，这二者的光轴设置成平行，通过这种设置，可以简化结构光深度成像算法。本专利技术的成像系统采用光场相机和投影仪的配合，在不提高成本的情况下，缩小了整个成像系统的体积，结构紧凑，尺寸小，能够更好地集成在其他设备，如电视、机器人、移动终端等。处理设备40用于控制光场相机10以及结构光投影仪20，同时还用于执行一些数据处理任务。比如接收来自光场相机10的原始数据，并进行多视角成像、数字变焦、深度图像计算等数据处理。处理设备40可以包含一个或多个处理器以及一个或多个存储器，在本专利技术一些实施例中，至少部分处理器与存储器也可以被设置在光场相机10和/或结构光投影仪20中。处理器可以包含如数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、应用处理器(MultimediaApplicationProcessor，MAP)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)、特定用途集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)等中的一种或组合，存储器可以包含如随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度成像方法，其特征在于，包括：控制投影仪向目标物发射结构光光束；获取光场相机采集的目标物的目标结构光图像，所述目标结构光图像由结构光光束照射所述目标物形成；根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像。

【技术特征摘要】
1.一种深度成像方法，其特征在于，包括：控制投影仪向目标物发射结构光光束；获取光场相机采集的目标物的目标结构光图像，所述目标结构光图像由结构光光束照射所述目标物形成；根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像。2.如权利要求1所述的深度成像方法，其特征在于，所述目标结构光图像包括目标结构光光场图像、目标结构光视角图像、目标结构光变焦图像、或目标结构光对焦图像。3.如权利要求1或2所述的深度成像方法，其特征在于，所述深度成像方法还包括：检测所述第一深度图像中的感兴趣目标区域；根据所述感兴趣目标区域的深度信息，对所述目标结构光图像进行数字变焦或对焦，获取目标结构光数字变焦图像或目标结构光数字对焦图像；根据所述目标结构光数字变焦图像或目标结构光数字对焦图像，与参考结构光图像形成第二深度图像。4.如权利要求1或2所述的深度成像方法，其特征在于，所述根据所述目标结构光图像与参考结构光图像形成第一深度图像包括：利用所述目标结构光图像与参考结构光图像进行匹配计算得到图像特征点之间的偏离值，根据所述偏离值结合结构光三角法计算出深度值形成第一深度图像。5.如权利要求1或2所述的深度成像方法，其特征在于，所述参考结构光图像包括：参考结构光光场图像、参考结构光视角图像、参考结构光变焦图像、或参考结构光对焦图像。6.一种深度成像系统，其特征在于，包括投影仪，光场...

【专利技术属性】
技术研发人员：许星，王兆民，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44