一种适用于飞行时间(TOF)成像系统(500)使用的方法，其中该系统以多种配置发射照明，每种配置在图像传感器(512)的视场上具有不同的空间变化强度，该方法包括：移动致动机构(506)以经由配置的第一序列将照明从第一配置(A)改变到最终配置(B)；移动致动机构(506)以随后经由配置的第二序列将照明从最终配置改变到第一配置或第二配置；以及对于第一和第二序列中的每个配置(A、B)，从图像传感器(512)获得数据的集合，从而获得针对每个配置的适于产生两个深度图像帧的数据的两个集合，其中对应于最终配置的数据的两个集合是从第一序列和第二序列连续获得的。由光源(502)发射的光在从TOF系统(500)被发射之前穿过一组一个或更多个光学元件(504)。一组光学元件(504)包括衍射光学元件以产生光场并且还包括移位透镜，致动机构(506)可操作地连接到该移位透镜。移位透镜在垂直于光轴的方向上的平移移动导致光的转向。成像部分包括接收器透镜和/或滤光器系统(510)图像多像素传感器(512)。TOF系统(500)还包括控制器(500)。(500)还包括控制器(500)。(500)还包括控制器(500)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在飞行时间成像系统中使用的方法和装置
[0001]领域
[0002]除其他方面，本申请涉及一种适用于在飞行时间成像系统中使用的方法，特别是其中该系统以多种配置发射照明，每种配置在图像传感器的视场上具有不同的空间变化强度。
[0003]背景
[0004]三维(3D)感测系统(也称为距离成像系统)通常产生二维(2D)图像(称为距离图像)，其中每个像素值对应于到场景中点(或区域)的距离。距离(也称为深度)可以通过各种方式测量，特别是使用结构光技术或飞行时间(TOF)技术。TOF计算类似于雷达，除了使用光脉冲代替RF脉冲之外，产生类似于雷达图像的距离图像(或深度图像)。典型地，TOF是无扫描仪的，也就是说整个场景利用单个光脉冲捕获。适用于在诸如移动电话的便携式电子设备中使用的相对小且相对高性能(距离和分辨率)的3D感测系统是令人感兴趣的。
[0005]概述
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种适用于飞行时间(TOF)成像系统使用的方法，其中该系统以多种配置发射照明，每种配置在图像传感器的视场上具有不同的空间变化强度，该方法包括：
[0007]移动致动机构以经由配置的第一序列将照明从第一配置改变到最终配置；
[0008]移动所述致动机构以随后经由配置的第二序列将所述照明从所述最终配置改变到所述第一配置或第二配置；和
[0009]对于第一序列和第二序列中的每个配置，从图像传感器获得数据的集合，从而获得关于适于产生两个深度(或距离)图像帧的每个配置的数据的两个集合，其中对应于最终配置的数据的两个集合从第一序列和第二序列连续获得。
[0010]例如，如果第一序列和第二序列各自包括第一配置和最终配置且序列中没有其他配置，则可以通过从1)第一配置、2)第二配置、3)第二配置和4)第一配置获得数据来依次得到两个图像帧。这样，在第一序列和第二序列之间连续捕获关于最终配置的两个数据集。此外，在配置中每一个已经被访问至少一次的情况下，数据的两个集合适用于产生两个深度图像帧，而在实践中，数据的多个集合可以以任何合适的方式被使用以用于产生多个深度图像帧。
[0011]第二配置可以是不同于最终配置的配置。也就是说，第二序列中的最后一个配置不一定是最终配置。例如，第一序列和第二序列可以不包括配置的相同集合。
[0012]短语“连续地”不一定意味着连续获得最终配置的两个数据集。在获得这两个数据集之间可能会有一个时间间隔。无论哪种方式，在获得第一序列中的最终配置的数据集之后，可以获得第二序列中的最终配置的数据集。
[0013]优选地，针对最终配置连续获得的数据的两个集合是在不移动致动机构的情况下被获得的。即使对应于最终配置的数据的两个集合的获得被指定为连续的，在获得数据的这两个集合之间也可能存在时间间隙。
[0014]因此，可以在能够产生更大强度的不同配置之间改变照明(从而提高性能)，同时
可以降低致动机构被移动的频率。有利的是，由于省略了在第一序列和第二序列之间的移动，这种布置可以减少得到两个图像帧所需的时间。例如，如果第一序列和第二序列各自仅包括第一配置和第二配置，去除在第一序列和第二序列(以及第二序列和第一序列)之间的致动器移动，则在重复周期中累计用于致动器移动的时间可以减少一半。此外，当使用SMA致动器时，在序列之间致动器移动的暂停可以有利地允许SMA线更有效地冷却。这是与例如简单重复序列的现有方法进行比较。
[0015]可选地，在第一序列期间照明的累积强度与在第二序列期间照明的累积强度基本相同。优选地，第一序列和第二序列中的每一个序列中的配置可以具有基本相同的累积强度。可选地，累积强度在一个序列中从一个配置到另一个配置可以不同，例如为了适应不同的投影表面。无论哪种方式，对于第一序列中任何一种配置的照明的累积强度可以与第二序列中的相对应的配置相同。
[0016]可选地，第二序列以相反的顺序对应于第一序列。例如，在一些实施例中，第一序列可以是第一配置、中间配置和最终配置的顺序。因此，对应的第二序列可以是最终配置、中间配置和第一配置的顺序。
[0017]可选地，第一序列和第二序列中的每一个序列仅包括第一配置和最终配置。因此，在这样的实施例中，致动机构可以仅提供两级移动来在两个位置之间移动照明。
[0018]可替代地，第一序列和第二序列各自包括在相应序列中第一配置和最终配置之间的一个或更多个另外的配置。例如，第一序列可以是第一配置、中间配置和最终配置的顺序，第二序列可以是最终配置、中间配置和第一配置的顺序。
[0019]可选地，在每个序列期间累积的强度在图像传感器的基本上全部视场中基本上是均匀的。更具体地说，照明可以是致动机构可移动穿过视场、和在视场范围内可移动或延伸超出视场范围的边界的模式。
[0020]可选地，对于每个序列，序列的每个配置中的照明与该序列中任何其他配置中的照明基本上不重叠。对于每个序列，序列的每个配置中的照明的一部分可以与其他配置中的一个或更多个配置的照明重叠。例如，在任何给定序列中，两个连续配置内的照明可以在配置中的照明面积重叠高达50％、小于20％、小于10％。
[0021]可选地，每个序列包括至少一个配置，在该至少一个配置中，照明在照相机的至少一部分视场上基本上是不均匀的。例如，照明可以被聚焦或部分聚焦，以形成通常被称为聚光照明(spot illumination)的投影图案或光点投影。
[0022]可选地，每个序列包括至少一个配置，在该至少一个配置中，照明在照相机的基本上全部视场上基本上是均匀的。典型地，这种配置可以通过在投影表面上散焦照明来实现。这种照明可以被称为泛光照明。
[0023]可选地，该方法包括移动致动机构以聚焦和散焦照明，从而在均匀(泛光)照明和非均匀(聚光)照明之间切换。通常，这可以通过沿其光轴移动透镜或光发射器来实现。
[0024]可选地，图像传感器的视场对应于图像传感器连同与图像传感器相关联的一个或更多个光学元件的视场。然而，发射器的视场(或发射器的投影面积)不一定等于图像传感器的视场。例如，来自发射器的照明可以投射到图像传感器的视场的边界之外或之内。光学元件可以包括以下一个或更多个：透镜元件(诸如微阵列透镜)、透镜、棱镜、反射镜或衍射光栅。
[0025]可选地，该方法是在一系列子帧中执行的，其中获得数据的集合，并且然后在与每个序列相关联的除最终子帧之外的每个子帧期间移动致动机构。更具体地，每个子帧对应于序列的配置。
[0026]可选地，致动机构在其被移动的每个子帧的第一部分内被移动，并且数据是在每个子帧的第二部分内获得的。
[0027]可选地，在每个最终子帧中，基本上在整个的该子帧中获得数据。也就是说，最终子帧可以比序列中的其他子帧更短，或者与序列中的其他子帧相同。
[0028]可选地，子帧具有介于10和50赫兹之间(例如约30赫兹)或者介于40和80赫兹之间(例如约60赫兹)或者介于100和140赫兹之间(例如约120赫兹)的频率。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于飞行时间(TOF)成像系统使用的方法，其中，所述系统以多种配置发射照明，每种配置在图像传感器的视场上具有不同的空间变化强度，所述方法包括：移动致动机构以经由配置的第一序列将所述照明从第一配置改变到最终配置；移动所述致动机构以随后经由配置的第二序列将所述照明从所述最终配置改变到所述第一配置或第二配置；和针对所述第一序列和第二序列中的每个配置，从所述图像传感器获得数据的集合，从而获得针对每个配置的适于产生两个深度图像帧的数据的两个集合，其中对应于所述最终配置的所述数据的两个集合是从所述第一序列和第二序列连续获得的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在不移动所述致动机构的情况下获得针对所述最终配置连续获得的所述数据的两个集合。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在所述第一序列期间的所述照明的累积强度与在所述第二序列期间的所述照明的累积强度基本相同。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第二序列以相反的顺序对应于所述第一序列。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一序列和第二序列包括相等数量的配置。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一序列和第二序列中的每一个仅包括所述第一配置和所述最终配置。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一序列和第二序列各自包括在相应序列中的所述第一配置和最终配置之间的一个或更多个另外配置。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在每个序列期间累积的强度在所述图像传感器的基本上全部视场上基本上是均匀的。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，对于每个序列，所述序列的每个配置中的所述照明与所述序列中任何其他配置中的照明基本上不重叠。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个序列包括至少一个配置，在所述至少一个配置中，所述照明在照相机的至少一部分视场上基本上是不均匀的。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个序列包括至少一个配置，在所述至少一个配置中，所述照明在照相机的基本上全部视场上基本上是均匀的。12.根据权利要求11所述的方法，包括移动所述致动机构以聚焦和散焦所述照明，以便在均匀照明和非均匀照明之间切换。13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述图像传感器的视场对应于所述图像传感器连同与所述图像传感器相关联的一个或更多个光学元件的视场。14.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法在一系列子帧中执行，其中获得数据的集合并且然后在与每个序列相关联的除最终子帧之外的每个子帧期间移动所述致动机构。15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述致动机构在其中所述致动机构被移动的每个子帧的第一部分内被移动，并且所述数据是在每个子帧的第二部分内获得的。16.根据权利要求15所述的方法，其中，在每个最终子帧中，所述数据是基本上在整个的所述子帧内获得的。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述子帧具有的频率在40和80赫兹之间。18.根据从属于权利要求7时的权利要求17所述的方法，其中，所述致动机构以20和40赫兹之间的频率移动。19.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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