一种三维识别系统技术方案

本申请公开了一种三维识别系统，包括投射器、摄像头和控制器。投射器包括：基板、光源和衍射光学元件，光源设置于基板，用于向识别区域投射用于同时识别目标物体的三维信息的结构光，光源包括可单独被点亮的多个子光源，识别区域包括多个分区，分区与子光源对应设置，基板用于衍射结构光。摄像头用于拍摄识别区域的二维图像。控制器电连接至摄像头和投射器，控制器配置为执行：根据二维图像分析目标物体在识别区域中的位置；控制点亮与目标物体所在的分区对应的子光源，使得被点亮的子光源通过衍射光学元件向目标物体所在的分区投射结构光；根据投射光在目标物体形成的图像计算目标物体的三维信息。本申请可以降低三维识别系统的能耗。的能耗。的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种三维识别系统


[0001]本申请涉及光学
，具体而言涉及一种三维识别系统。

技术介绍

[0002]主流三维识别系统中，采用结构光和主动双目方案，以散斑投射器作为主动光源，向被测物体投射随机散斑，通过摄像头拍摄带有散斑的目标图像，利用三角测距原理，识别目标物体的三维轮廓。但是实际应用中，投射器投射的散斑无法被有效利用，造成系统的能耗浪费较多。
[0003]因此，需要一种可以减少能耗浪费的三维识别系统以至少部分地解决以上问题。

技术实现思路

[0004]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0005]为至少部分地解决上述问题，本申请提供了一种三维识别系统，包括：
[0006]投射器，所述投射器包括：
[0007]基板，
[0008]光源，所述光源设置于所述基板，用于向识别区域投射用于同时识别至少一个目标物体的三维信息的结构光，所述光源配置为包括多个子光源，并使得每个所述子光源可单独被点亮，其中，所述识别区域包括多个分区，所述分区与所述子光源对应设置，每一个所述子光源用于在对应的所述分区投射所述结构光，和
[0009]衍射光学元件，用于衍射所述结构光；
[0010]摄像头，所述摄像头用于拍摄所述识别区域的二维图像；和
[0011]控制器，所述控制器电连接至所述摄像头和所述投射器，所述控制器配置为执行以下步骤的工作：
[0012]根据所述二维图像分析至少一个所述目标物体在所述识别区域中的位置；
[0013]控制点亮与所述至少一个目标物体所在的所述分区对应的所述子光源，使得被点亮的所述子光源通过所述衍射光学元件向所述至少一个目标物体所在的分区投射所述结构光；
[0014]根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息。
[0015]由于目标物体在三维识别系统视场中通常只占有一部分区域，现有的投射器投射的散斑也只有一部分投射到被测物体上，只有该部分被有效利用。根据本申请的三维识别系统，投射器的光源包括多个子光源，识别区域包括多个分区，分区与子光源对应设置，可以通过分析目标物体在识别区域中的位置，只点亮照亮目标物体所在分区的子光源，因此可以避免投射器投射的散斑的有效利用率低，减少三维识别系统的能耗浪费。
[0016]可选地，所述根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息，包括：
[0017]根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体与所述三维识别系统的距离，
[0018]如果所述至少一个目标物体与所述三维识别系统的距离在预设检测距离范围内，根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息。
[0019]根据本申请，通过设置预设检测距离，只对近距离的目标物体进行分析，可以避免识别区域内背景图像中的非目标物体的干扰，只对目标物体进行计算，减小对物体进行三维识别的计算量。
[0020]可选地，所述子光源配置为单点激光光源或多点激光光源。
[0021]根据本申请，可以通过激光光源的组合配置光源，每个分区对应的子光源设置为单点激光光源，便于单独控制子光源的点亮，也可以设置为多点激光光源，使每个分区的照亮亮度更高。
[0022]可选地，所述光源配置为垂直腔面发射激光器阵列或边发射激光器阵列，所述垂直腔面发射激光器阵列或边发射激光器阵列的发光区包括多个子发光区，每一个所述子发光区为一个所述子光源。
[0023]根据本申请，光源配置为激光器阵列，可以将激光器阵列的发光区划分为多个子发光区，通过控制激光器阵列的点亮控制向子发光区的投射。
[0024]可选地，所述衍射光学元件配置为发散光衍射光学元件；或者
[0025]所述衍射光学元件配置为准直光衍射光学元件，所述投射器还包括准直镜，所述准直镜设置于所述光源和所述衍射光学元件之间。
[0026]根据本申请，衍射光学元件可以配置为发散光衍射光学元件或准直光衍射光学元件。
[0027]可选地，所述光源单独封装，并且/或者所述衍射光学元件单独封装。
[0028]根据本申请，光源单独进行封装并且/或者衍射光学元件单独封装，均可以实现更高的可靠性。
[0029]可选地，所述三维识别系统还包括：
[0030]通信器，所述通信器与所述控制器电连接，用于将所述目标物体的三维信息传输给外部设备。
[0031]根据本申请，三维识别系统具有通信功能。
[0032]可选地，所述基板为PCB印刷电路基板、铜基板、铝基板或BT树脂基板；并且/或者
[0033]所述衍射光学元件的材料包括聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、UV紫外光固化材料、玻璃或透明三氧化二铝。
[0034]根据本申请，基板和衍射光学元件的材料选择多样，易于制作，成本低。
[0035]可选地，所述投射器为SMD表面贴装器件，或者所述投射器构造为包括FPC柔性印刷电路。
[0036]根据本申请，投射器设置为SMD表面贴装器件，在应用时可以进行SMT贴片安装，投射器构造为包括FPC柔性印刷电路，在应用时可以通过连接器直接电气连接。投射器设计简
单，安装方便。
[0037]可选地，所述衍射光学元件用于叠加复制所述光源投射的光，以增加所述识别区域中的所述结构光的散斑的密度。
[0038]根据本申请，通过多次叠加复制激光光源图案，可以增加散斑的密度。
[0039]可选地，所述衍射光学元件用于随机叠加复制所述光源投射的光，以增加所述识别区域中的所述结构光的散斑的密度且散斑分布均匀。
[0040]根据本申请，通过多次随机叠加复制激光光源图案，可以增加散斑的密度，同时保证散斑的随机性，以使得投射到被测物体上的散斑更为均匀，有利于提高识别的准确性。
[0041]可选地，所述多个分区构造为在平面中的两个不同方向上连续排列的多个平面区域。
[0042]根据本申请，分区的设置可以覆盖识别区域，无缺漏或重叠，且识别区域的两个不同方向上都进行分区，使对识别区域的划分精准有效。
[0043]可选地，所述多个分区构造为在平面中的两个相互垂直的方向上连续排列的多个矩形区域。
[0044]进一步，所述多个分区构造为在平面中的两个相互垂直的方向上连续排列的多个相同的矩形区域，所述多个矩形区域以二维矩阵的形式排列。
[0045]根据本申请，分区的设置使计算和控制简便。
[0046]可选地，所述光源用于向所述识别区域投射用于同时识别多个目标物体的三维信息的所述结构光，
[0047]所述控制器配置为执行以下步骤的工作：
[0048本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维识别系统，其特征在于，包括：投射器，所述投射器包括：基板，光源，所述光源设置于所述基板，用于向识别区域投射用于同时识别至少一个目标物体的三维信息的结构光，所述光源配置为包括多个子光源，并使得每个所述子光源可单独被点亮，其中，所述识别区域包括多个分区，所述分区与所述子光源对应设置，每一个所述子光源用于在对应的所述分区投射所述结构光，和衍射光学元件，用于衍射所述结构光；摄像头，所述摄像头用于拍摄所述识别区域的二维图像；和控制器，所述控制器电连接至所述摄像头和所述投射器，所述控制器配置为执行以下步骤的工作：根据所述二维图像分析至少一个所述目标物体在所述识别区域中的位置；控制点亮与所述至少一个目标物体所在的所述分区对应的所述子光源，使得被点亮的所述子光源通过所述衍射光学元件向所述至少一个目标物体所在的分区投射所述结构光；根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息。2.根据权利要求1所述的三维识别系统，其特征在于，所述根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息，包括：根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体与所述三维识别系统的距离，如果所述至少一个目标物体与所述三维识别系统的距离在预设检测距离范围内，根据所述投射光在所述至少一个目标物体形成的图像计算所述至少一个目标物体的三维信息。3.根据权利要求1所述的三维识别系统，其特征在于，所述子光源配置为单点激光光源或多点激光光源。4.根据权利要求1所述的三维识别系统，其特征在于，所述光源配置为垂直腔面发射激光器阵列或边发射激光器阵列，所述垂直腔面发射激光器阵列或边发射激光器阵列的发光区包括多个子发光区，每一个所述子发光区为一个所述子光源。5.根据权利要求1所述的三维识别系统，其特征在于，所述衍射光学元件配置为发散光衍射光学元件；或者所述衍射光学元件配置为准直光衍射光学元件，所述投射器还包括准直镜，所述准直镜设置于所述光源和所述衍射光学元件之间。6.根据权利要求1所述的三维识别系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，张丽，陈鹏，王丰邦，苑京立，刘金胜，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：