用于提取深度信息的装置及方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一个实施例，一种用于提取深度信息的装置包括：光输出单元，用于输出IR(红外)光；光输入单元，用于输入在从所述光输出单元输出之后从物体反射的光；光调整单元，用于调整所述光的角度，以使所述光照射到包含所述物体的第一区域中，然后调整所述光的角度，以使所述光照射到第二区域中；以及控制单元，用于通过使用被输入到所述第一区域的所述光和被输入到所述第二区域的所述光中的至少一者来估计所述物体的运动。

【技术实现步骤摘要】
用于提取深度信息的装置及方法本案是分案申请，其母案为于2016年7月29日(优先权日期：2014年1月29日)提交的专利技术名称为“用于提取深度信息的装置及方法”、申请号为201580006696.1的申请。
本专利技术涉及提取深度信息，更具体地，涉及一种使用飞行时间(time-of-flight,TOF)法来提取深度信息的装置及其方法。
技术介绍
使用拍摄装置获取三维图像的技术在不断发展。获取三维图像需要深度信息(深度图)。深度信息(depthinformation)是表示空间距离并且示出在二维图像中一点相对于另一点的视角信息(perspectiveinformation)的信息。将红外(IR)结构光投影到物体并通过解读从该物体反射的光来提取深度信息的方法是获取深度信息的方法中的一种。根据使用红外结构光的方法，问题在于对于移动物体难以获得期望水平的深度分辨率。作为取代使用红外结构光的方法的技术的飞行时间(TOF)法正受到关注。根据TOF方法，距物体的距离通过测量飞行时间，即发出的光被反射所花的时间，来计算。总体来说，根据TOF法的摄像头调整光角度以扫描物体的前表面。TOF摄像头具有光学效率低和大量操作的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供一种提取深度信息的装置和方法，其中，使用TOF法来提取深度信息。技术方案根据本专利技术一实施例，一种用于提取深度信息的装置包括：光输出单元，所述光输出单元输出红外(IR)光；光输入单元，所述光输入单元输入从所述光输出单元输出，然后从物体反射的光；光调整单元，所述光调整单元调整所述光的角度使得包含物体的第一区域被所述光照射，然后调整所述光的角度使得为所述第一区域的一部分的第二区域被所述光照射；以及控制单元，所述控制单元使用随时间被顺序地输入到所述第二区域中的光束来估计在所述第二区域中的运动。所述第一区域可以是包含所述物体的整个区域，所述第二区域可以从所述第一区域提取，并且可以是包含所述物体的预定区域的局部区域。所述控制单元可以计算光从所述光输出单元输出以在从被该光照射的第二区域反射之后输入到所述光输入单元中所花的飞行时间。所述控制单元可以使用通过使用在第一时间点输入的光计算的第一飞行时间、通过使用在所述第一时间点之前输入的光计算的第二飞行时间，以及通过使用在第二时间点之后输入的光计算的第三飞行时间来估计在第二区域中的运动。所述控制单元可以使用所述第一飞行时间、所述第二飞行时间与所述第三飞行时间之间的相对差来估计在所述第二区域中的运动，然后使用插值技术来对所估计的运动进行补偿。所述光输入单元可以包括多个像素，所述多个像素各包括第一接收单元和第二接收单元，所述控制单元可以使用输入到所述第一接收单元和所述第二接收单元的光的量之间的差异来计算飞行时间。所述光调整单元可以包括微机电系统(MEMS)和MEMS控制单元。所述控制单元可以包括：时间控制单元，所述时间控制单元控制所述光输出单元、所述光调整单元和所述光输入单元的时间点；转换单元，所述转换单元将通过所述光输入单元输入的电信号转换成数字信号；以及信号处理单元，所述信号处理单元计算随时间被顺序地输入到所述第二区域中的光束的飞行时间，估计在所述第二区域中的运动，并且提取所述第二区域的深度信息。根据本专利技术一实施例，一种用于提取深度信息的方法包括：用红外(IR)光照射包含物体的第一区域；用IR光照射为所述第一区域的一部分的第二区域；以及使用随时间被顺序地输入到所述第二区域中的光束来估计在所述第二区域中的运动。所述估计可以包括计算关于在第一时间点输入的光的第一飞行时间、关于在所述第一时间点之前输入的光的第二飞行时间，以及关于在第二时间点之后输入的光的第三飞行时间；以及使用在所述第一时间点、所述第二时间点与所述第三时间点之间的相对差来估计在所述第二区域中的运动。根据本专利技术另一实施例，一种用于提取深度信息的装置包含：光源，所述光源用光照射物体；在所述光源与所述物体之间布置的全息元件，用于调整所述光源的照射区域；致动器，所述致动器驱动所述全息元件，使得所述照射区域在第一帧周期和第二帧周期不同；光接收透镜，所述光接收透镜接收通过所述物体反射的反射光；传感器单元，所述传感器单元接收通过所述光接收透镜的所述反射光，并与所述第一帧周期和所述第二帧周期中的每一个同步以输出第一图像信号和第二图像信号；信号处理单元，所述信号处理单元处理所述第一图像信号和所述第二图像信号以产生第一帧和第二帧；以及去交错器，所述去交错器将所述第一帧和所述第二帧彼此合并以产生深度图像。根据本专利技术又另一实施例，一种用于提取深度信息的装置包括：第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源布置为彼此间隔开并且用光照射物体；第一全息元件和第二全息元件，所述第一全息元件和所述第二全息元件布置在所述第一光源和所述第二光源与所述物体之间，以调整所述第一光源和所述第二光源的照射区域，使得所述第一光源和所述第二光源的照射区域彼此不同；控制单元，所述控制单元控制所述第一光源和所述第二光源的发光(lighting)，使得所述第一光源在所述第一帧周期中发光，而所述第二光源在所述第二帧周期中发光；光接收透镜，所述光接收透镜接收通过所述物体反射的反射光；传感器单元，所述传感器单元接收通过所述光接收透镜的所述反射光，并且与所述第一帧周期和所述第二帧周期中的每一个同步，以输出第一图像信号和第二图像信号；信号处理单元，所述信号处理单元处理所述第一图像信号和所述第二图像信号以产生第一帧和第二帧；以及去交错器，所述去交错器将所述第一帧和第二帧彼此合并以产生深度图像。有益效果根据本专利技术的一实施例，可以获得一种操作步骤少且深度分辨率优良的用于提取深度信息的装置。因此，可以降低由用于提取深度信息的装置所消耗的电力，并且可以精确地提取距物体的距离。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的深度信息提取系统的方框图；图2示出了根据本专利技术一实施例的深度信息提取装置的光输入单元的结构；图3示出了根据本专利技术一实施例的深度信息提取装置的提取深度信息的原理；图4示出了随着时间顺序地拍摄的整个区域和局部区域；图5和图6是示出了根据本专利技术一实施例的深度信息提取装置的深度信息提取方法的流程图；图7是示意性地示出根据本专利技术另一实施例的深度信息提取装置的方框图；图8是用于描述根据本专利技术另一实施例的深度信息提取装置的出射角(emissionangle)通过全息元件控制的实例的视图；图9是用于描述根据本专利技术另一实施例的深度信息提取装置通过与帧周期同步来产生帧的方法的视图；图10是示出了根据本专利技术另一实施例的深度信息提取装置通过将奇数编号的帧和偶数编号的帧合并来产生深度图像的视图；图11是示出了根据本专利技术另一实施例的深度信息提取装置的深度信息提取方法的流程图；图12是示意性地示出根据本专利技术又另一实施例的深度信息提取装置的方框图；...

【技术保护点】
1.一种用于提取深度信息的装置，所述装置包括：/n光输出单元，所述光输出单元被配置为输出红外光；/n光调整单元，所述光调整单元包括光学元件；/n光输入单元，所述光输入单元被配置为被输入从所述光输出单元输出然后从物体反射的光；以及/n控制单元，所述控制单元被配置为使用ToF即飞行时间技术提取在第一区域和第二区域中的至少一者内的所述物体的深度信息，/n其中，所述光学元件被布置在所述光输出单元与所述物体之间，/n其中，所述光学元件调整从所述光输出单元输出的所述红外光，以照射与所述光输入单元的视角相对应的区域，/n其中，所述光学元件的位置被配置为在所述光输出单元的光轴上可调整，使得包含所述物体的所述第一区域被输出的所述红外光照射，或者包含所述物体的所述第二区域被输出的所述红外光照射，/n其中，所述第一区域大于所述第二区域。/n

【技术特征摘要】
20140129 KR 10-2014-0011596;20140129 KR 10-2014-001.一种用于提取深度信息的装置，所述装置包括：
光输出单元，所述光输出单元被配置为输出红外光；
光调整单元，所述光调整单元包括光学元件；
光输入单元，所述光输入单元被配置为被输入从所述光输出单元输出然后从物体反射的光；以及
控制单元，所述控制单元被配置为使用ToF即飞行时间技术提取在第一区域和第二区域中的至少一者内的所述物体的深度信息，
其中，所述光学元件被布置在所述光输出单元与所述物体之间，
其中，所述光学元件调整从所述光输出单元输出的所述红外光，以照射与所述光输入单元的视角相对应的区域，
其中，所述光学元件的位置被配置为在所述光输出单元的光轴上可调整，使得包含所述物体的所述第一区域被输出的所述红外光照射，或者包含所述物体的所述第二区域被输出的所述红外光照射，
其中，所述第一区域大于所述第二区域。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光学元件被配置为调整输出的所述红外光的发射角度使得所述第一区域被输出的红外光照射，然后调整输出的所述红外光的所述发射角度使得第二区域被输出的所述红外光照射。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制单元计算光从所述光输出单元输出以在从被所述光照射的所述第二区域反射之后被输入到所述光输入单元中所花的飞行时间。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制单元使用通过使用在第一时间点输入的光计算的第一飞行时间、通过使用在所述第一时间点之前输入的光计算的第二飞行时间、以及通过使用在第二时间点之后输入的光计算的第三飞行时间，来提取所述第二区域中的深度信息。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制单元使用所述第一飞行时间、所述第二飞行时间以及所述第三飞行时间之间的相对差来提取所述第二区域中的深度信息，然后使用插值技术对提取的所述深度信息进行补偿。


6.根据权利要求3所述的装置，其中：
所述光输入单元包括多个像素，所述多个像素中的每一个包括第一接收单元和第二接收单元；并且
所述控制单元使用被输入到所述第一接收单元和所述第二接收单元中的光量之差来计算所述飞行时间。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光调整单元还包括致动器，所述致动器连接到所述光学元件并且驱动所述光学元件。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元基于估计的运动提取所述深度信息。


9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元包括：
时间控制单元，所述时间控制单元被配置为控制所述光输出单元、所述光调整单元和所述光输入单元的时间点；
转换单元，所述转换单元被配置为将通过所述光输入单元输入的电信号转换成数字信号；以及
信号处理单元，所述信号处理单元被配置为计算随时间被顺序地输入到所述第二区域中的光束的飞行时间，估计在所述第二区域中的运动，并且提取所述第二区域的深度信息。


10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光学元件是全息元件。


11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一区域是包含所述物体的整个区域，所述第二区域是从所述第一区域提取的，并且是包含所述物体的预定区域的局部区域。


12.一种用于提取深度信息的装置，所述装置包括：
光输出单元，所述光输出单元被配置为输出红外光；
光调整单元，所述光调整单元包括光学元件；
光输入单元，所述光输入单元包括多个像素，所述多个像素被配置为被输入从所述光输出单元输出然后从物体反射的光；以及
控制单元，所述控制单元被配置为使用ToF即飞行时间技术提取在第一区域和第二区域中的至少一者内的所述物体的深度信息，
其中，所述光学元件被布置在所述光输出单元与所述物体之间，
其中，所述光学元件调整从所述光输出单元输出的所述红外光，以照射与所述光输入单元的视角相对应的区域，
其中，所述光学元件的位置或倾斜度被配置为相对于所述光输出单元的光轴可调整，使得包含被输出的所述红外光照射的物体的照射区域移位，

【专利技术属性】
技术研发人员：李明煜，郑星基，李基锡，韩庆河，徐银晟，李世揆，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR