深度传感器、图像捕获方法和图像处理系统技术方案

本发明专利技术涉及深度传感器、图像捕获方法和图像处理系统，其中由深度传感器执行的图像捕获方法包括步骤：向场景发射具有第一幅度的第一源信号，随后向该场景发射具有不同于第一幅度的第二幅度的第二源信号；响应于第一源信号捕获第一图像，并且响应于第二源信号捕获第二图像；以及对第一图像和第二图像进行内插以便生成最终图像。

【技术实现步骤摘要】
深度传感器、图像捕获方法和图像处理系统相关申请的交叉引用本申请要求2012年10月12日提交的韩国专利申请号10-2012-0113259的优先权，其主题内容通过参考合并于此。
本专利技术构思总体上涉及传感器以及操作传感器的方法。更具体来说，本专利技术构思涉及深度信息计算、利用行程时间（TOF）原理的深度传感器、利用深度传感器的图像捕获方法以及包括深度传感器的图像处理系统。
技术介绍
“传感器”是检测对象的状态并且把检测结果转换成相应的电信号的器件。某些传感器还能够把相应的电信号传送到多种外部电路。传感器包括光传感器、温度传感器、压力传感器、磁性传感器以及所谓的深度（或距离）传感器。术语“深度传感器”用来指代（作为一种状态类型）检测对象的位置（或相对位置）的一类传感器。传感器可以用来检测某个对象关于特定范围的电磁信号（比如微波信号、可见光信号、红外信号、超声信号等等）的状态。在某些应用中，传感器将与朝向对象发送（或发射）“源信号”或测距信号的“源”相关联。对象于是可以反射源信号的一部分，并且通过深度传感器检测源信号的反射部分。通过这种方式，深度传感器可以利用TOF测量方法来测量对象与传感器之间的深度（或者说范围或距离）。也就是说，深度传感器可以用来测量源信号的发送（或发射）与回到传感器的源信号的反射部分之间的延迟时间。在这一情境中，围绕对象的区域、实际上接收到源信号的发送的区域和/或实际上被传感器检测到的区域可以被称作“场景”。当深度传感器被布置成与场景相对较远时，到达场景的源信号的水平和/或回到深度传感器的源信号的反射部分的水平可能相对较低。源信号的低水平会对源信号的反射部分的信噪比造成负面影响。也就是说，深度传感器将随着源信号的相对较弱的反射部分而接收到相对大量的噪声。与此相对，当深度传感器与场景相对较近时，源信号的反射部分的水平将相对较高，从而提供良好的信噪比。然而不幸的是，许多场景都包含一些远离深度传感器的对象以及靠近深度传感器的其他对象。从同时反射自近距离和远距离对象或场景部分的复杂信号混合捕获图像通常是较为困难的。因此需要一种对由深度传感器所提供的深度信息的总体精度进行提高的方法，特别当这样的深度信息涉及具有靠近及远离深度传感器的多个分开的对象的场景时尤其如此。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一方面，提供一种由深度传感器执行的图像捕获方法，所述方法包括：顺序地向场景发射具有不同幅度的源信号；以及根据由场景顺序地反射的各个源信号捕获各幅图像。所述图像捕获方法还可以包括：通过对各幅图像进行内插而生成单一图像。各个源信号当中的具有低幅度的源信号用来捕获场景上的靠近深度传感器的点。各个源信号当中的具有高幅度的源信号用来捕获场景上的远离深度传感器的点。根据本专利技术构思的另一方面，提供一种深度传感器，其包括：顺序地向场景发射具有不同幅度的源信号的光源；顺序地驱动光源从而使得各个源信号具有不同幅度的光源驱动器；以及检测根据由场景顺序地反射的各个源信号而具有不同像素值的各个像素信号的深度像素。所述深度传感器还可以包括图像信号处理器，其通过使用具有不同像素值的各个像素信号而生成各幅图像。所述图像信号处理器可以通过对各幅图像进行内插而生成单一图像。所述光源可以是红外二极管或激光二极管。根据本专利技术构思的另一方面，提供一种图像处理系统，其包括：深度传感器；以及处理由深度传感器输出的像素信号的处理器。所述图像处理系统可以是便携式器件。所述图像处理系统可以是智能TV、手持式游戏机或保安摄影机。附图说明图1是根据本专利技术构思的一个实施例的深度传感器的方框图；图2是可以包括在图1的阵列中的1抽头深度像素的平面图；图3是通过沿着I-I'线切割图2的1抽头深度像素而获得的剖面图；图4是示出了与图1的深度传感器的操作有关的信号的时序图；图5是根据本专利技术构思的另一个实施例的深度传感器的方框图；图6是可以包括在图5的阵列中的2抽头深度像素的平面图；图7是通过沿着I-I'线切割图6的2抽头深度像素而获得的剖面图；图8是示出了与图5的深度传感器的操作有关的信号的时序图；图9是示出了可以由根据本专利技术的一个实施例的深度传感器执行的图像捕获方法的概念图；图10是概括可以由根据本专利技术构思的一个实施例的深度传感器执行的一种可能的图像捕获方法的流程图；图11示出了可以用在本专利技术构思的某些实施例中的用于三维（3D）图像传感器的单元像素阵列的一个可能实例；图12示出了可以用在本专利技术构思的某些实施例中的用于3D图像传感器的单元像素阵列的另一个可能实例；图13是根据本专利技术构思的一个实施例的3D图像传感器的方框图；图14是可以包括图13的3D图像传感器的图像处理系统的方框图；图15是可以包括彩色图像传感器和根据本专利技术构思的一个实施例的深度传感器的图像处理系统的方框图；图16是图像处理系统的方框图；以及图17是可以包括根据本专利技术构思的一个实施例的深度传感器的图像处理系统的方框图。具体实施方式如前所述，图1是根据本专利技术构思的一个实施例的深度传感器10的方框图。图2是可以包括在图1的阵列22中的1抽头深度像素23的平面图。图3是通过沿着I-I'线切割图2的1抽头深度像素23而获得的剖面图，并且图4是示出了与图1的深度传感器10的操作有关的信号的时序图。一同参照图1、图2、图3和图4，深度传感器10能够利用行程时间（TOF）原理来测量距离或深度。深度传感器10包括：光源32，透镜模块34，以及包括阵列22的半导体芯片20。假设阵列22包括多个1抽头深度像素（检测器或传感器）23。各个1抽头深度像素23被设置在二维矩阵中从而形成阵列22。每一个1抽头深度像素包括光电门110和用于信号处理的多个晶体管。行译码器24可以用来响应于由定时控制器（T/C）26提供的行地址而选择多行的其中之一。每一“行”是在阵列22内的一个任意定义的方向（例如X方向）上的1抽头深度像素的特定设置。光电门控制器（TGCON）28可以用来生成第一光电门控制信号、第二光电门控制信号、第三光电门控制信号和第四光电门控制信号（Ga、Gb、Gc和Gd），并且在定时控制器26的控制下将其提供到阵列22。如图4中所示，在第一光电门控制信号和第三光电门控制信号（Ga与Gc）之间存在90°相位差，在第一光电门控制信号和第二光电门控制信号（Ga与Gb）之间存在180°相位差，并且在第一光电门控制信号和第四光电门控制信号（Ga与Gd）之间存在270°相位差。光源驱动器30可以用来生成能够在定时控制器26的控制下驱动光源32的时钟信号（MLS）。光源32响应于时钟信号向场景40发射已调源信号（EL）。场景40通常可以包括一个或更多目标对象。已调源信号根据光源驱动器30的驱动可以具有不同的幅度。正如在图1中概念化示出的那样，场景40的各个部分（和有关对象）将与深度传感器10分开不同的距离。光源32可以是发光二级管（LED）、有机发光二级管（OLED）、有源矩阵有机发光二级管（AMOLED）和激光二极管当中的一种或更多种。施加到光源的时钟信号和/或由光源32发送的已调源信号可以具有正弦波或方波。光源驱动器30把时钟信号和/或从时钟信号导出的信息提供到光电门控制器28。相应地，光电门控制器28可以用来生成与时钟信号同相的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由深度传感器执行的图像捕获方法，所述方法包括步骤：向场景发射具有第一幅度的第一源信号，随后向该场景发射具有不同于所述第一幅度的第二幅度的第二源信号；响应于所述第一源信号捕获第一图像，并且响应于所述第二源信号捕获第二图像；以及对所述第一图像和第二图像进行内插以生成最终图像。

【技术特征摘要】
2012.10.12 KR 10-2012-01132591.一种由深度传感器执行的图像捕获方法，所述方法包括步骤：向场景发射具有第一幅度的第一源信号，随后向该场景发射具有不同于所述第一幅度的第二幅度的第二源信号；响应于所述第一源信号捕获第一图像，并且响应于所述第二源信号捕获第二图像；以及对所述第一图像和第二图像进行内插以生成最终图像，其中，所述第一幅度低于所述第二幅度，所述第一源信号用于捕获所述场景的相对靠近所述深度传感器的第一点，并且所述第二源信号用于捕获所述场景的相对远离所述深度传感器的第二点。2.权利要求1的图像捕获方法，其中，所述第一图像中的相对远离所述深度传感器的第一对象存在失真，并且所述第二图像中的与所述深度传感器相对靠近的第二对象存在失真。3.权利要求2的图像捕获方法，其中，响应于所述第一源信号捕获所述第一图像的步骤包括：接收所述第一源信号的反射部分以作为入射到所述深度传感器中的深度像素阵列的第一反射信号；以及将所述第一反射信号转换成所述第一图像；并且响应于所述第二源信号捕获所述第二图像的步骤包括：在接收入射到所述深度像素阵列的第一反射信号之后，接收所述第二源信号的反射部分以作为入射到所述深度传感器中的深度像素阵列的第二反射信号；以及在将所述第一反射信号转换成所述第一图像之后，将所述第二反射信号转换成所述第二图像。4.权利要求3的图像捕获方法，其中，接收所述第一反射信号包括通过透镜模块聚焦所述第一反射信号，并且接收所述第二反射信号包括在通过所述透镜模块聚焦所述第一反射信号之后通过所述透镜模块聚焦所述第二反射信号。5.权利要求3的捕获方法，其中，每一个所述深度像素是1抽头深度像素或2抽头深度像素的其中之一。6.权利要求5的捕获方法，其中，所述深度传感器是包括红色像素、绿色像素、蓝色像素、品红色像素、青色像素和黄色像素的至少其中之一的三维图像传感器的一部分。7.权利要求1的捕获方法，还包括步骤：存储对应于所述最终图像的图像数据；通过接口向显示器传送所述图像数据；以及根据所述图像数据在所述显示器上生成显示图像。8.一种深度传感器，其包括：光源，其向场景发射具有第一幅度的第一源信号和具有不同于所述第一幅度的第二幅度的第二源信号；以及深度像素，其响应于作为第一反射信号的所述第一源信号的反射部分生成第一像素信号，并且随后响应于作为第二反射信号的所述第二源...

【专利技术属性】
技术研发人员：金庆溢，权东旭，金民镐，李起相，李相普，李镇京，陈瑛究，崔镇旭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR