景物深度信息的取得方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种景物深度信息的取得方法与装置，通过此光学装置使不同视场条件的点扩散函数相似性提高，沿着该光学装置光轴上的点扩散函数仍具差异性，使其可通过光轴上点扩散函数在不同物距的变化情形得到景物的深度信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种景物深度信息的取得，尤指一种景物深度信息的取得方法与装置。
技术介绍
如何撷取实际景物中不同物体的距离或深度信息，在立体显示领域、测距系统或 深度形廓显示系统中一直是一个重要的课题。传统的撷取方法与装置可分为“主动式”与 “被动式”两种。在“被动式”系统中利用“视差”的概念，其方法主要使用双镜头、多镜头以 及类似概念的多孔式光圈取像系统。然而，此类系统需要多个成像镜头、多个影像感测器 才能获得立体影像信息。而“主动式”是通过使用一额外主动发射的信号源(通常为一光 源)，根据此信号源照射被拍摄物体后飞行时间(time of flight)的差异来求出不同物体 的距离或是将特定形式的分布条纹投射至被拍摄物体，并利用此条纹在物体表面的变形程 度来评估被拍摄物体间彼此的相对距离。此外，美国专利第5，521，695号揭示通过特殊设计的光学组件使一个物点在经该 光学组件后，于其成像面上会形成四个像点，并通过四个像点的相对位置变化求出被拍摄 物体的相对距离。另一方面，在取像系统中，镜头的点扩散函数(Point Spread Function :PSF)会随 着物距的不同而产生变化。因此，可依据此点扩散函数的特性来获得物距信息。然而，镜头 的点扩散函数除了随物距不同而产生变化之外，在相同物距但不同视场的情况下，镜头的 点扩散函数也将随之改变。因此，欲获得被拍摄物体间的距离差异及其深度信息，后端影像 处理时需同时考虑点扩散函数随物距以及视场所造成的影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种景物深度信息的取得方法及其光学取得装置，其通过具有编码组 件的装置，使不同视场条件的点扩散函数相似性提高，而沿着该光学装置光轴上的点扩散 函数仍具差异性，进而通过轴上点扩散函数在不同物距的变化情形得到景物的深度信息。本专利技术提出一种景物深度信息的光学取得装置，其包含一光学组件及一编码组 件。其中，该编码组件置于行经该光学组件的景物光的路径上，用以调变该光学取得装置的 点扩散函数。本专利技术提出一种景物深度信息的取得方法，其包含通过一光学取得装置取得一 影像；取得该光学取得装置至少一点扩散函数信息；以及扫瞄该影像不同区域并根据该点 扩散函数信息执行还原比对程序。附图说明图1显示本专利技术一实施例的景物深度信息取得装置的方块图；图2A绘示使用光学组件来成像物距为1000mm的景物时，不同视场的点扩散函数的斑点图；图2B绘示使用深度信息取得装置来成像物距为1000mm的景物时，不同视场的点 扩散函数的斑点图；图3A绘示使用光学组件来成像物距为790mm的景物时，不同视场的点扩散函数的 斑点图；图3B绘示使用深度信息取得装置来成像物距为790mm的景物时，不同视场的点扩 散函数的斑点图；图4A绘示使用光学组件来成像物距为513mm的景物时，不同视场的点扩散函数的 斑点图；图4B绘示使用深度信息取得装置来成像物距为513mm的景物时，不同视场的点扩 散函数的斑点图；图5绘示使用深度信息取得装置(未使用xy耦合项)来成像不同物距景物时，不 同像高位置的点扩散函数的斑点图；图6绘示使用深度信息取得装置(使用xy耦合项)来成像不同物距景物时，不同 像高位置的点扩散函数的斑点图；图7显示相同物距但在不同视场的点扩散函数相似性比较图；图8显示不同物距下沿深度信息取得装置光轴上点扩散函数相似性比较图；图9显示本专利技术实施例的深度信息取得方法的步骤流程图；图10显示一扫描示意图； 图11A显示物距为1000mm的还原影像；图11B显示物距为980_的还原影像；图11C显示物距为900_的还原影像；图11D显示物距为790mm的还原影像；及图11E显示物距为513_的还原影像。主要组件符号说明100景物深度信息取得的装置101光学组件102编码组件S901-S905 步骤具体实施例方式图1是根据本专利技术的一实施例的深度信息取得装置的方块图。入射的景物光线通 过深度信息取得装置100后，由感测器所接收。该深度信息取得装置100包含一光学组件 101及一编码组件102。此用以成像的光学组件101可为单一透镜、一透镜组或一反射成像 镜组等。编码组件102可为一波前相位编码组件、一波前振幅编码组件或一波前相位及振 幅混合编码组件，其中，该编码组件102为波前相位编码组件时，其编码方式可为具轴对称 的编码方式。该编码组件102的波前编码可用相互正交的座标系统表示。在本实施例中， 编码组件102的波前编码以下列方程式表示 其中x及y分别为该编码组件x轴方向及y轴方向的座标位置、n为正整数、Anx及 Any分别为第n项在x轴方向及y轴方向上的系数大小、Almxy为xy耦合项的系数大小。该编码组件102可放置于深度信息取得装置100的光圈处、光圈处附近、出瞳面、 出瞳面附近、入瞳面或入瞳面附近。该编码组件102亦可与光学组件101结合在一起，例如 该编码组件102可制作在光学组件101中镜片表面上。结合后的波前编码可以下列方程式 表不r (x, y) = ff(x, y)+ff0(x, y)其中r (x,y)为深度信息取得装置100加入编码组件102后的波前、WQ(x，y)为 深度信息取得装置100未加入编码组件102的波前。本领域技术人员了解上述的W' (X， y)、W(x，y)及K^y)亦可以壬尼克(zernike)多项式表示。以上所述编码组件102的放 置方式是使通过深度信息取得装置100的被撷取景物光的波前在加入此编码组件后所产 生的光学波前主要由W(x，y)构成。此外，该编码组件102可为一折射组件或一衍射组件或 同时具有上述两者光学性质的组件。根据本专利技术的一实施例，光学组件101的有效焦距为10. 82mm、F#为5、全视角大 小为10. 54度。感测器103对角线长度为2mm。相位编码组件102使用上述的波前方程式 进行编码，其中 n = 2、A& = A2y = 22. 8PI、Almxy = 0。图2A绘示使用光学组件101来成像物距为1000mm的景物时，表示为红、绿及蓝光 波段的波长656. 3nm、波长587. 6nm及波长486. lnm的景物光在不同视场的点扩散函数的斑 点图(Spot diagram)。图2B绘示使用光学组件101结合相位编码组件102的景物深度信 息取得装置100来成像物距为1000mm的景物时，不同视场的点扩散函数的斑点图。图3A绘示使用光学组件101来成像物距为790mm的景物时，表示为红、绿及蓝光 波段的波长656. 3nm、波长587. 6nm及波长486. lnm的景物光在不同视场的点扩散函数的斑 点图。图3B绘示使用光学组件101结合相位编码组件102的深度信息取得装置100来成 像物距为790mm的景物时，不同视场的点扩散函数的斑点图。图4A绘示使用光学组件101来成像物距为513mm的景物时，表示为红、绿及蓝光 波段的波长656. 3nm、波长587. 6nm及波长486. lnm的景物光在不同视场的点扩散函数的斑 点图。图4B绘示使用光学组件101结合相位编码组件102的深度信息取得装置100来成 像物距为513mm的景物时，表示为红、绿及蓝光波段的波长656. 3nm、波长587. 6nm及波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种景物深度信息取得装置，包含：一光学组件；以及一编码组件，其中，该编码组件置于行经该光学组件的景物光的路径上，用以调变该光学组件的点扩散函数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张铨仲，张奇伟，陈永霖，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]