本发明专利技术公开一种可调式影像判距装置及方法，将具有物体影像的第一光线通过光学偏折元件，使产生具有物体影像的第二光线，该光学偏折元件包括液晶层及穿透式闪耀式光栅，该液晶层电连接于电压装置，由该电压装置提供第一电压于该液晶层；该第二光线投射于光学成像装置并形成能量集中的第M阶绕射影像；调整该电压装置提供第二电压于该液晶层，使该第二光线于该光学成像装置形成第N阶绕射影像；由该第M阶与第N阶绕射影像形成一组影像序列，由该组影像序列中相对应物体的成像位置偏移量，计算出该物体实际距该光学偏折元件的距离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其是涉及一种通过电压调变光学偏折元件的偏折角度，使产生至少两组的影像，由比较影像的偏移量以计算物体与光学偏折元件的距离的立体视觉影像判距装置及方法。
技术介绍
立体视觉除可应用于机器人的手眼协调操作与移动定位避障导航，也可广泛用于人机互动与车辆安全。现阶段立体视觉中的距离侦测可分为视觉法和非视觉法，视觉法可利用结构光分析、影像视差分析，TOF(Time of Flight)原理和聚焦/散焦分析，大都需要较复杂的光学成像系统或是撷取数种焦距的影像以分析物件的距离，分析速度慢且光学系统庞大，而非视觉法则可分为声波感测、红外光感测和激光光感测...等。就视觉法而言，双眼相机(或摄影机)系统是达到三维视觉最常见的选择。使用两台相机(或摄影机)同步撷取影像，由成对的影像中找出立体物体的特征匹配，即找出对应点(corresponding points)，再由物体的对应点在成对影像中的位移(disparity)，及已知的相机(或摄影机)参数，计算出物体对应点的深度。在双眼相机(或摄影机)影像对应的问题上，如何获得更精确及快速的影像对应一直是三维电脑视觉的核心问题。而两相机(或摄影机)间的跨距(Base-line)与深度分辨率成反比的关系，也使得“装置尺寸”与 “深度分辨率”成为设计上必须取舍(trade-off)的重要参数。此外，双眼立体视觉的可工作范围仅限于两组相机(或摄影机)视野的交集处，因此受到极大的限制，若距离摄影机太近或太远的区域皆无法探测。
技术实现思路
有鉴于现有技术的缺失，本专利技术的目的在于提出一种，运用一由光栅、液晶层和偏光片所制作的光学偏折元件，该光学偏折元件可使用于单眼可调式影像判距装置，并具有以电压调变光线偏折角度的特性，置于光学成像系统之前，可于光学成像系统清楚成像一选定偏折角的影像，通过该偏折影像与未偏折影像的偏移量， 可计算出影像中物件至该光学偏折元件的距离。为达到上述目的，本专利技术提出一种可调式影像判距装置，至少包含一光学偏折元件，用以提供一具有物体影像的第一光线通过，并产生一具有物体影像的第二光线，该光学偏折元件包括一液晶层以及一穿透式闪耀式光栅(Transmission Blazed Grating)，该液晶层电连接于一电压装置；—光学成像装置，用以承接该第二光线，通过调整该电压装置提供不同电压作用于该液晶层，使该第二光线于该光学成像装置形成一组影像序列，由该组影像序列中相对应物体的成像位置偏移量，计算出该物体实际距该光学偏折元件的距离。为达到上述目的，本专利技术更提出一种可调式影像判距的方法，包含将具有物体影像的一第一光线通过一光学偏折元件，使产生具有物体影像的一第二光线，该光学偏折元件包括一液晶层以及一穿透式闪耀式光栅(Transmission Blazed Grating)，该液晶层电连接于一电压装置，由该电压装置提供一第一电压于该液晶层；该第二光线投射于一光学成像装置，并于该光学成像装置形成能量集中的一第M 阶绕射影像；调整该电压装置提供一第二电压于该液晶层，使该通过该光学偏折元件的第二光线于该光学成像装置形成一第N阶绕射影像；以及通过该第M阶绕射影像与第N阶绕射影像，形成一组影像序列，由该组影像序列中相对应物体的成像位置偏移量，计算出该物体实际距该光学偏折元件的距离。为使贵审查委员对于本专利技术的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图示详细说明如后。附图说明图1为本专利技术实施例的架构示意图；图2为本专利技术光学偏折元件另一实施例结构示意图；图3为液晶分子相对于基板的偏折夹角的示意图；图4为本专利技术模拟液晶分子偏折角度为7. 5度与实际测量偏移量的关系图；图5为不同电压对于不同阶绕射影像的有效折射率与穿透率的关系曲线图；图6为光栅绕射示意图；图7为闪耀式光栅的结构示意图；图8为本专利技术的影像位移与物距变化的关系图；图9为本专利技术的闪耀式光栅与影像感测阵列排放方向关系图；图10为图9实施例的绕射影像成像形成立体视觉的原理示意图。主要元件符号说明100-可调式影像判距装置10U0A-光学偏折元件IlUlA-偏光片12、12A-透明基板13、13A-液晶层14、14A-穿透式闪耀式光栅(Transmission Blazed Grating)15、15A-电压装置20-光学成像装置21-透镜22、22A_影像感测器40-物体41-第一实物端部42-第二实物端部50、50A-绕射影像50B-影像51-第一影像端部52.-第二影像端部60、60Α-闪耀式光栅61、6IA-沟槽62.-光栅斜面70-扫描线A-第一方向B-像素排列方向d-光栅间距G-光栅Ll--第一光线L2.-第二光线La--平面光Lb--绕射光Lc--光栅法线Ld--光栅斜面法线m_绕射阶次n0"-寻常光折射率ne"-非寻常光折射率Hrff-有效折射率θ 1b-闪耀夹角θ ζ-偏折夹角α -入射角度β--绕射角度λ .-入射光的波长具体实施例方式以下将参照随附的附图来描述本专利技术为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利贵审查委员了解，但本案的技术手段并不限于所列举附图。请参阅图1所示，本专利技术所提出的一种可调式影像判距装置100，其主要由一光学偏折元件10以及一光学成像装置20构成，该光学偏折元件10由一偏光片11、一透明基板 12、一液晶层13以及一穿透式闪耀式光栅(Transmission Blazed Grating) 14构成，该液晶层13电连接于一电压装置15，该偏光片11的作用在于可消除该物体40于高阶成像时寻常光(Ο-ray)产生的第零阶影像，以降低影像处理的困难，该透明基板12提供该液晶层13 可被夹设于该透明基板12与该穿透式闪耀式光栅14之间，该透明基板12的材质不限，可为玻璃或其他透明材料，通过该透明基板12及穿透式闪耀式光栅14将该电压装置15所产生的电压导入该液晶层13。该光学偏折元件10用以提供一第一光线Ll通过，并产生一第二光线L2进入该光学成像装置20，必须说明的是，在图1所示实施例中，该第一光线Ll依序通过该偏光片11、该透明基板12、该液晶层13、该穿透式闪耀式光栅14，但除此之外，也可将该透明基板12、该液晶层13、该穿透式闪耀式光栅14翻转，如图2所示该光学偏折元件10A，该第一光线Ll依序通过该偏光片11A、该穿透式闪耀式光栅14A、该液晶层13A、该透明基板12A，该液晶层13A电连接一电压装置15A，该光学偏折元件IOA与图1所示该光学偏折元件10所能产生的效果相同；该光学成像装置20包括一透镜21以及一影像感测器22，该透镜21 设置于该第二光线L2射入该影像感测器22的路径中，使得该第二光线L2先通过该透镜 21后，再射入该影像感测器22并成像于该影像感测器22，该影像感测器22可采用电耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)成像装置或互补性金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)成像装置。 本专利技术该液晶层13连接于该电压装置15，其目的在于利用液晶可电控调变折射率的特性，当调整该电压装置15提供不同电压值时，可通过该电压装置15改本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种可调式影像判距装置，至少包含：光学偏折元件，用以提供一具有物体影像的第一光线通过，并产生一具有物体影像的第二光线，该光学偏折元件包括液晶层以及穿透式闪耀式光栅（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｂｌａｚｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ），该液晶层电连接于一电压装置；光学成像装置，用以承接该第二光线，通过调整该电压装置提供不同电压作用于该液晶层，使该第二光线于该光学成像装置形成一组影像序列，由该组影像序列中相对应物体的成像位置偏移量，计算出该物体实际距该光学偏折元件的距离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑至成，苏士豪，胡竹生，鲍友南，许沁如，张彦中，
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
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